CAS的理解

CAS 的全称 Compare-And-Swap，它是一条 CPU 并发操作。
jdk1.5开始，并发包里提供了一些类支持原子操作，，如 AtomicInteger，这些原子包装类还提供了有用的工具方法，比如以原子的方式对当前对象进行+1或者-1；Java并发框架包中有一些并发框架使用了CAS自旋锁的方式来实现原子操作，CAS虽然解决了原子操作的问题，但是仍然存在三大问题
1.ABA问题；
2.不能保证代码块的原子性
3.开销大
在这里插入图片描述
CAS 并发原体现在 JAVA 语言中就是 sun.misc.Unsafe 类中的各个方法。调用 UnSafe 类中的 CAS 方法，JVM 会帮我们实现出 CAS 汇编指令。这是一种完全依赖硬件的功能，通过它实现了原子操作。由于 CAS 是一种系统源语，源语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成，用于完成某一个功能的过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行的过程中不允许被中断，也就是说 CAS 是一条原子指令，不会造成所谓的数据不一致的问题。
在CAS中，主要依靠unsafe类
在这里插入图片描述
通过里面的compareAndSwapInt方法进行实现，比较并且改变

Unsafe 是 CAS 的核心类，由于 Java 方法无法直接访问底层系统，而需要通过本地（native）方法来访问， Unsafe 类相当一个后门，基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe 类存在于 sun.misc 包中，其内部方法操作可以像 C 指针一样直接操作内存，因为 Java 中 CAS 操作执行依赖于 Unsafe 类。
变量 vauleOffset，表示该变量值在内存中的偏移量，因为 Unsafe 就是根据内存偏移量来获取数据的。
变量 value 用 volatile 修饰，保证了多线程之间的内存可见性。
关于ABA问题的出现以及解决方案
在这里插入图片描述
在线程t1的时候，初始值由100变为101，后又由101重新变为100.即为ABA的问题，线程2等线程1完成后再自行，看不到任务的变化。
如何解决ABA问题：

 //初始值为100， 初始版本号为1
    static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(100,1);
    public static void main(String[] args) {
    
    
        new Thread(()->{
    
    
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的初始值："+stamp);
            try {
    
    
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            atomicStampedReference.compareAndSet(100,101,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+atomicStampedReference.getStamp());
            atomicStampedReference.compareAndSet(101,100,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+atomicStampedReference.getStamp());
            },"t3").start();


        new Thread(()->{
    
    
            // 暂停3秒，等线程t1执行完成
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的初始值："+stamp);
            try {
    
    
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
          boolean result = atomicStampedReference.compareAndSet(100,2019,stamp,stamp+1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+atomicStampedReference.getStamp()+":"+result);
        }).start();
    }

在这里插入图片描述
通过添加了版本号的问题，可以进行追踪是否有改变了数据（即ABA问题），有的话，输出false。
总结：
可以用CAS在无锁的情况下实现原子操作，但要明确应用场合，非常简单的操作且又不想引入锁可以考虑使用CAS操作，当想要非阻塞地完成某一操作也可以考虑CAS。不推荐在复杂操作中引入CAS，会使程序可读性变差，且难以测试，同时会出现ABA问题。
项目代码如下所示：
https://github.com/virtuousOne/JavaBase

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