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cas无法使用_并发编程中cas的这三大问题你知道吗？

news 来源：原创 2024/4/30 0:56:22

在java中cas真的无处不在，它的全名是compare and swap，即比较和交换。它不只是一种技术更是一种思想，让我们在并发编程中保证数据原子性，除了用锁之外还多了一种选择。

一.cas的思想

先用一张图了解一下cas的思想。

cas需要四个要素：地址、旧值、期望值和新值。

地址：就不用多说了，就是一个引用，可以通过这个引用找到相应的元素，图中没有给出地址，是因为太简单了。

旧值：就是元素中swap前的数据

期望值：其实跟旧值是一样的

新值：计算之后得到的新数据

二.jdk是如何实现cas的

jdk给我们封装了Unsafe类，它里面提供了很多native compareAndSwap开头的方法，我们可以直接使用这些方法实现cas的功能。

public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);

此外，还提供了getAndAdd开头的方法，其实就是对compareAndSwap开头的方法做了一次封装，

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {    int var5;    do {      var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));    return var5;}public final long getAndAddLong(Object var1, long var2, long var4) {    long var6;    do {      var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);    } while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));    return var6;}public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {    int var5;    do {      var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));    return var5;}public final long getAndSetLong(Object var1, long var2, long var4) {    long var6;    do {      var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);    } while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var4));    return var6;}public final Object getAndSetObject(Object var1, long var2, Object var4) {    Object var5;    do {      var5 = this.getObjectVolatile(var1, var2);    } while(!this.compareAndSwapObject(var1, var2, var5, var4));    return var5;}

它里面会循环调用compareAndSwap开头的方法，一直到成功为止。这里就是所谓的自旋，说白了是死循环的方式。

三.jdk中是如何使用cas的

jdk使用cas两个最典型的应用是atomic包和 aqs(AbstractQueuedSynchronizer)

先看看AtomicInteger类

//递增方法public final int getAndIncrement() {   return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);}//递减方法public final int getAndDecrement() {   return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);}

它其实就是用了上面提到的Unsafe类的getAndAddInt()方法。

当然，这里使用Unsafe类的方法可以保证简单操作的原子性，如果要保证多线程的可见性，还需要使用volatile关键字一起配合使用。

所以，AtomicInteger类的value值需要这样定义：

private volatile int value;

再看看AbstractQueuedSynchronizer类，里面包含了compareAndSet开头的很多方法

private final boolean compareAndSetHead(Node update) {    return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);}private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {    return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);}private static final boolean compareAndSetWaitStatus(Node node,                                                     int expect,                                                     int update) {   return unsafe.compareAndSwapInt(node, waitStatusOffset,                                  expect, update);}private static final boolean compareAndSetNext(Node node,                                               Node expect,                                               Node update) {    return unsafe.compareAndSwapObject(node, nextOffset, expect, update);}

它也是用到了Unsafe类，不过它调用的是compareAndSwap开头的方法。