JAVA中哪些地方用到CAS

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什么是CAS

CAS 全称compareAndSet,比较并交换的意思,CAS为无锁操作(其实就是CPU级别的锁,跟操作系统没关系,而且CPU级别的锁比较快)。

顾名思义CAS操作分为两步,先比较后交换。既然要进行比较然后在进行交换,那肯定是涉及到了三个参数,自己V、和谁进行比较 E、比较完之后需要修改成谁 U。

V即为需要进行比较的参数,E为变量在内存中的最新值,U为需要修改的值。CAS在接收到三个参数后,先对V和E进行比较,如果V=E证明变量V没有被其他线程修改过,CAS就会把V替换成U;如V != E 证明这个变量已经被其他线程修改了,所以CVS认为本次操作是一次无效操作,不会进行任何操作。

//JDK版本为 jdk1.8.0_161
 public static void main(String[] args) {
        // 1
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(10);
        // 2
        boolean flag = atomicInteger.compareAndSet(10, 11);
        System.out.println(flag); // true
        // 3
        flag = atomicInteger.compareAndSet(10, 11);
        System.out.println(flag);// false
 }

上面代码中,第一步是定义了一个原子性的整数类型atomicInteger,它的值为10;第二步对这个value进行CAS操作,因为AtomicInteger对CAS进行了封装,V永远是AtomicInteger内部的value,所以第二步的CAS少了V这个参数,CAS拿到atomicInteger变量的value和传进去的第一个参数进行比较,通过比较发现value = 10 这个条件是成立的,于是就把第二个参数11替换成了原来的10(整个第二步是原子性操作),并且返回一个boolean类型的操作成功true;第三步CAS又拿着自己的value 11(因为在第二步已经替换成为11了)和第一个参数 10 进行比较,通过比较发现11 != 10 条件不成立,于是不进行任何操作,并且返回一个boolean类型的操作失败 false。

JAVA中哪些地方用到来CAS

目前CAS在jdk中主要应用在J.U.C相关包下的Atomic相关类中,主要有AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean、AtomicDouble、AtomicReference、AtomicReferenceFieldUpdater等。

以AtomicInteger类下的getAndUpdate为例 :

/**
  * Atomically updates the current value with the results of
  * applying the given function, returning the previous value. The
  * function should be side-effect-free, since it may be re-applied
  * when attempted updates fail due to contention among threads.
  *
  * @param updateFunction a side-effect-free function
  * @return the previous value
  * @since 1.8
  */
public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
    int prev, next;
    do {
        prev = get();
        next = updateFunction.applyAsInt(prev);
    } while (!compareAndSet(prev, next));
    return prev;
}

/**
  * Gets the current value.
  *
  * @return the current value
  */
public final int get() {
    return value;
}

第一步:首先通过get()方法获取到当前对象的value。

第二步:updateFunction为函数引用,不过他的操作也是为了赋值,并返回预期结果。

第三步:进行CAS操作,传入第一步get()获取到的值和目前对象中的值进行比较,如果一样就修改为next,不一样就继续循环,直到CAS操作返回true为止。

第四步:返回当前获取到的值prev。

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