Zz 并发中CAS的含义及Java中AtomicXXX类的分析

原文地址为： http://www.cnblogs.com/maxupeng/archive/2011/07/01/2096035.html

 

CAS是硬件CPU提供的元语，它的原理：我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。

Java并发库中的AtomicXXX类均是基于这个元语的实现，以AtomicInteger为例：

 public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

 

其中，unsafe.compareAndSwapInt（）是一个native方法，正是调用CAS元语完成该操作。

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顺便说下volatile。

根据Java Language Specification中的说明, jvm系统中存在一个主内存(Main Memory或Java Heap Memory)，Java中所有变量都储存在主存中，对于所有线程都是共享的。

每条线程都有自己的工作内存(Working Memory)，工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对所有变量的操作都是在工作内存中进行，线程之间无法相互直接访问，变量传递均需要通过主存完成。

所以，同一变量的值在工作内存和主存中可能不一致。volatile其实是告诉处理器, 不要将我放入工作内存, 请直接在主存操作我。

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回到AtomicInteger，注意到value的声明：

private volatile int value;

 

通过前面对volatile的介绍可以知道，直接对volatile的赋值和读取操作是无须加锁的，见源码：

　　public final int get() {
return value;
}

public final void set(int newValue) {
value = newValue;
}

 

 

注意：volatile的这种作用对double和long无效，因为JVM中将对double或long的赋值或读取操作拆成2个32位数的操作。

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那么，为什么自增操作要通过CAS来完成呢？仔细观察incrementAndGet()方法，发现自增操作其实拆成了两步完成的：

int current = get();
int next = current + 1;

 

由于valatile只能保证读取或写入的是最新值，那么可能出现以下情况：

1 A线程执行get()操作，获取current值（假设为1）

2 B线程执行get()操作，获取current值（为1）

3 B线程执行next = current + 1操作，next = 2

4 A线程执行next = current + 1操作，next = 2

这样的结果明显不是我们想要的，所以，自增操作必须采用CAS来完成。