Java 乐观锁 CAS学习

在多线程的环境中很多地方需要锁，主要分为悲观锁和乐观锁，悲观锁性能不佳，通常使用乐观锁，java有几种实现乐观锁的机制简单记录一下：

CAS算法（Compare And Swap）：CAS算法是一种乐观锁的实现方式，它可以在并发场景下保证线程安全。CAS算法包含了三个参数，分别是内存值V、旧的预期值A和要修改的新值B。当且仅当内存值V与旧的预期值A相同时，CAS才会将内存值V修改为新值B，否则CAS不会修改内存值V。Java中的AtomicInteger、AtomicBoolean和AtomicLong等原子类就是CAS的典型应用。

CAS是JDK提供的非阻塞原子性操作，它通过硬件保证了比较-更新的原子性。
它是非阻塞的且自身原子性，也就是说这玩意效率更高且通过硬件保证，说明这玩意更可靠。

CAS是一条CPU的原子指令（cmpxchg指令），不会造成所谓的数据不一致问题，Unsafe提供的CAS方法（如compareAndSwapXXX）底层实现即为CPU指令cmpxchg。
执行cmpxchg指令的时候，会判断当前系统是否为多核系统，如果是就给总线加锁，只有一个线程会对总线加锁成功，加锁成功之后会执行cas操作，也就是说CAS的原子性实际上是CPU实现的， 其实在这一点上还是有排他锁的，只是比起用synchronized， 这里的排他时间要短的多， 所以在多线程情况下性能会比较好。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(10);

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(10,20)+"\t"+atomicInteger.get());
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 25)+"\t"+atomicInteger.get());
    }

跟进源码compareAndSet方法

    /**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that
     * the actual value was not equal to the expected value.
     */
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

unsafe.compareAndSwapInt方法 是个unsafe方法说明是底层方法了

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

这里只跟到native方法了，是CAS的核心类，由于Java方法无法直接访问底层系统，需要通过本地（native）方法来访问，Unsafe相当于一个后门，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的指针一样直接操作内存，因为Java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法。

CAS并发原语体现在JAVA语言中就是sun.misc.Unsafe类中的各个方法。调用UnSafe类中的CAS方法，JVM会帮我们实现出CAS汇编指令。这是一种完全依赖于硬件的功能，通过它实现了原子操作。再次强调，由于CAS是一种系统原语，原语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成的，用于完成某个功能的一个过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，也就是说CAS是一条CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致问题。

比较要更新变量的值V和预期值E（compare），相等才会将V的值设为新值N（swap）如果不相等自旋再来。

文章参考：

源码级别的讲解JAVA 中的CAS_cas源码-CSDN博客