原子类CAS的底层实现
原子类使用
public class CASDemo { public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(666); // 获取真实值,并替换为相应的值 boolean b = atomicInteger.compareAndSet(666, 2019); System.out.println(b); // true boolean b1 = atomicInteger.compareAndSet(666, 2020); System.out.println(b1); // false atomicInteger.getAndIncrement(); } }
实现源码
/** * Atomically increments by one the current value. * * @return the previous value */ public final int getAndIncrement() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1); } /** * valueOffset */ public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable { private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L; // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); private static final long valueOffset; static { try { // 获取下面 value 的地址偏移量 valueOffset = unsafe.objectFieldOffset (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } private volatile int value; // ... } // unsafe.getAndAddInt public final int getAndAddInt(Object obj, long valueOffset, long expected, int val) { int temp; do { temp = this.getIntVolatile(obj, valueOffset); // 获取快照值 } while (!this.compareAndSwap(obj, valueOffset, temp, temp + val)); // 如果此时 temp 没有被修改,就能退出循环,否则重新获取 return temp; }
UnSafe 类
- 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
CAS的缺点
- 循环时间长开销很大
- 如果 CAS 失败,会一直尝试,如果 CAS 长时间一直不成功,可能会给 CPU 带来很大的开销(比如线程数很多,每次比较都是失败,就会一直循环),所以希望是线程数比较小的场景
- 只能保证一个共享变量的原子操作
- 对于多个共享变量操作时,循环 CAS 就无法保证操作的原子性
- 引出 ABA 问题