Java当中CAS底层实现
首先我们来看JDK1.7的AtomicInteger类的incrementAndGet源码:
private volatile int value; public final int get() { return value; } public final int incrementAndGet() { for (;;) { int current = get(); int next = current + 1; if (compareAndSet(current, next)) return next; } }
接下来看看compareAndSet方法时如何保证原子性的:
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); private static final long valueOffset; static { try { valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } public final boolean compareAndSet(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); }
compareAndSet方法的实现很简单,只有一行代码,这里涉及到两个重要对象,一个是unsafe,一个是vauleOffset。
1,什么是unsafe呢?Java语言不像C,C++那样可以直接访问底层操作系统,但是JVM为我们提供了一个后门,这个后门就是unsafe。unsafe为我们提供了硬件级别的原子操作。
2,至于valueOffset对象,是通过unsafe.objectFiledOffset方法得到,所代表的是AtomicInteger对象value成员变量在内存中的偏移量。我们简单的把valueOffset理解为value变量的内存地址。
3,上一期我们提到了CAS机制使用的3个基本操作数:内存地址V,旧的预期值A,要修改的新值B。而unsafe的compareAndSwapInt方法参数包括了这三个基本元素:valueOffset代表V,expect代表A,update代表B。正式unsafe的compareAndSwapInt方法保证了Compare和Swap操作之间的原子性操作。
ABA问题
举个提款机的例子:小明有200元存款,想用提款机取100元
如何解决ABA问题呢?解决办法就是加入版本号。
我们在Compare阶段不仅要比较期望值A和地址V中的值,我们还要比较变量的版本号是否一致。
举个例子:
假设地址V中存储着变量值A,当前版本号是01,线程1获取当前值A和版本号01,想要更新为B,但是被阻塞了。

这个时候,内存地址V中的变量发生了多次改变,版本号提升为03,但是变量值仍然是A。

线程1恢复运行后进行compare,泛型当前值为A,但是版本号为03与01不相等,所以这次更新失败。

总结:
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