【Beautiful JUC Part.6】CAS 不可中断的典范

一、什么是CAS

运用场合：并发场景，实现不能被打断的交换操作

主要思路：

• 我认为V的值应该是A，如果是的话那我就把它改成B，如果不是A（说明被别人修改过了），那我就不修改了，避免多人同时修改导致出错。
• CAS有三个操作数：
  • 内存值V、预期值A、要修改的值B，当且仅当预期值A和内存值V相同时，才将内存值修改为B，否则什么都不做。最后返回现在的V值
• CPU的特殊指令
  • 一个指令可以比较和赋值

二、CAS的等价代码、应用场景

1、演示案例

public class TwoThreadsCompetition implements Runnable{
    private volatile int value;
    public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue) {
        int oldValue = value;
        if (oldValue == expectedValue) {
            value = newValue;
        }
        return oldValue;
    }

    @Override
    public void run() {
        compareAndSwap(0, 1);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TwoThreadsCompetition r = new TwoThreadsCompetition();
        r.value = 0;
        Thread t1 = new Thread(r, "线程1");
        Thread t2 = new Thread(r, "线程2");
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(r.value);
    }
}

模拟CAS操作

2、应用场景

• 乐观锁
• 并发容器
  • concurrentHashMap
• 原子类

3、分析原子类的CAS

AtomicInteger类

AtomicInteger加载Unsafe工具，用来直接操作内存数据

用Unsafe来实现底层操作

用volatile修饰value字段，保证可见性

getAndAddInt方法分析

Unsafe类

总结

三、CAS的缺点

1、ABA问题

因为CAS只是做和原值相不相等的检查，并没有检查是否被修改。

假设有三个线程，原值是5，线程2把5改为7，线程3又把7改成5，等到第一个线程查看是否是5，发现真的是5，线程1以为没有任何线程对其进行修改，所以线程1就会把这个5改成所期待的值。但是实际上已经有人修改过了。

2、如何解决

可以添加版本号，比如说第一个版本的5，第二个版本的5

3、自旋时间过长

在原子类的getAndAddInt方法中可以看到，一直在cas部分自旋，如果一直等待锁，就会造成消耗资源的问题。