介绍Java CAS 原理分析

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ithorizon 8个月前 (09-01) 阅读数 101 #Java

Java CAS 原理分析

Java中的CAS（Compare and Swap）是一种重要的原子操作，它在多线程编程中扮演着重要的角色。CAS操作提供了比较和交换两个数值的原子操作，关键用于实现无锁编程。本文将深入分析Java CAS的原理以及其在并发编程中的应用。

CAS的基本原理

CAS操作包含三个操作数——内存位置（V），预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期原值相匹配，就将内存位置的值修改为新值。这个操作是原子的，不可中断，也就是说，在执行过程中不会被其他线程中断。

在Java中，CAS操作通常使用sun.misc.Unsafe类或Java并发包中的java.util.concurrent.atomic包下的原子类来实现。

sun.misc.Unsafe类实现CAS

sun.misc.Unsafe类是一个提供了硬件级别操作的工具类，其中的compareAndSwapInt()和compareAndSwapLong()等方法实现了CAS操作。以下是使用sun.misc.Unsafe类实现CAS的一个示例：


public class UnsafeCas {
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    private static final long VALUE_OFFSET;
    static {
        try {
            UNSAFE = getUnsafe();
            Class<?> k = UnsafeCas.class;
            VALUE_OFFSET = UNSAFE.objectFieldOffset(k.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }
    private volatile int value;
    public UnsafeCas(int initialValue) {
        value = initialValue;
    }
    public int incrementAndGet() {
        int oldValue;
        while ((oldValue = value) != 0) {
            if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, VALUE_OFFSET, oldValue, oldValue + 1)) {
                return oldValue + 1;
            }
        }
        return 1;
    }
}

原子类实现CAS

Java并发包中的java.util.concurrent.atomic包提供了一系列原子类，这些原子类使用CAS操作实现原子操作。以下是使用原子类实现CAS的一个示例：


import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class AtomicCas {
    private AtomicInteger value = new AtomicInteger(0);
    public int incrementAndGet() {
        int oldValue;
        while ((oldValue = value.get()) != 0) {
            if (value.compareAndSet(oldValue, oldValue + 1)) {
                return oldValue + 1;
            }
        }
        return 1;
    }
}