cas是什么

  CAS 全称 compare and swap 或者compare and exchange  比较并且交换。用于在没有锁的情况下,多个线程对同一个值的更新。

cas原理

  例如,我们对一个int i进行递增操作。原来,为了线程安全,需要在递增代码上加一把锁 sync 。CAS的实现方式为:不去加锁,读取当前的值,将原值存入E中,然后计算,得到计算结果1,这个时候的新值存入V中。然后调用一个比较并交换的方法(底层汇编指令) 这个方法的作用是:如果E和现在的i值相等,说明没有地方对原值进行过操作。那么就将i的值替换为V的值。
  如果有别的线程对i进行操作了(例如:i被修改为了2),那么将i的新值读取,然后再进行一次计算操作(将i=2 作为最初值,进行计算,得到结果3 )。然后再次调用比较并交换的方法,去进行值的更新操作。一直循环,直到更新成功(有的锁在更新到一定次数后,会进行锁升级,但是这个跟CAS没关系)

  CAS底层原理

  cas追代码的时候,可以追到native部分,但是,这里面提供的都是一些接口,但是没有具体的底层实现。具体的实现,需要看虚拟机的实现。

  jvm的底层实现分为不同的公司的不同实现:Oracle的为hotSpot实现,这个是最常见的。我们可以看到代码的开源版本是openjdk。比如阿里的taobaoVM 。Ibm 的J9等。

  在openjdk 中,unsafe类在实现CompareAndSwapInt 方法时,是调用的Atomic类的cmpxchg方法,然后一通方法调用,最终调用到汇编语言的 lock_if_mp(lock  if multi processors 如果是多个cpu 那么会锁定) cmpxchg 这两个 指令 ,最终执行 lock cmpxchg 指令
这里的lock是一一个锁定北桥芯片的锁,用于解决当前cpu在进行比较和修改的时候的其他cpu对该值进行操作的问题。保证线程安全。

aba问题

  在线程A进来时,读取到的值为1。在A进行计算的时候线程B取到了i的值,然后更新为了2。然后线程C又取到i=2的值,进行C的计算后,然后得到结果为1 又将i的值修改为了1 这个时候,线程A进行判断的时候,会认为在其计算过程中没有其他线程对i进行过操作。ABA有的会产生影响,有的不会,如果没有影响,不需要考虑该问题。

aba问题解决

  解决方法:加上版本号,每个线程读取完,赋值的时候,修改版本号,比较的时候,对比i值+版本号。

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