CAS原理

CAS指令和具体源代码

源码说话，我们看一下getAndIncrement方法：

//该方法功能是Interger类型加1
public final int getAndIncrement() {
    //主要看这个getAndAddInt方法
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
 5 }

//var1 是this指针
//var2 是地址偏移量
//var4 是自增的数值，是自增1还是自增N
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
    　　//获取内存值，这是内存值已经是旧的，假设我们称作期望值E
       var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
       //compareAndSwapInt方法是重点，
       //var5是期望值，var5 + var4是要更新的值
       //这个操作就是调用CAS的JNI,每个线程将自己内存里的内存值M
       //与var5期望值E作比较，如果相同将内存值M更新为var5 + var4,否则做自旋操作
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

    return var5;
}

解释一下getAndAddInt方法的流程：

假设有一下情景：

1. A、B两个线程
2. jvm主内存的值1，A、B工作内存的值为1（工作内存会拷贝一份主内存的值）
3. 当前期望值为1，做加1操作
4. 此时var5 = 1，var4 = 1；
   1. A线程将var5与工作内存值M比较，比较var5是否等于1
   2. 如果相同则将工作内存值修改为var5 + var4 即修改为2并同步到驻村，此时this + valueOffset指针里，示例变量value的值就是2，结束循环
   3. 如果不相同，则是B线程修改了主内存的值，说明B线程已经先于A线程做了加1操作，A线程没有更新成功需要继续循环，注意此时var5更新为新的内存值，假设当前的内存值是2，那么此时var5 = 2，var + var4 = 3，重复上述步骤直到成功（自旋），成功之后，内存地址中的值就改变为3

简单来说，就是将工作内存的值与主内存的值来进行比较，如果相等，说明没有被其他线程修改，则进行赋新值操作，如果不相等，说明主内存的数据被其他线程更改过，则此时需要更新工作内存的副本值，并且重新获取主内存的值，再次进行比较，直到二者相等为止；

CAS优缺点

• 优点

非阻塞的轻量级的乐观锁，通过CPU指令实现，在资源竞争不激烈的情况下性能高，相比synchronized重量锁，synchronized会进行比较复杂的加锁、解锁和唤醒操作。

• 缺点

1. ABA问题： 线程C、D；线程D将A修改为B后又修改为A，此时C线程以为A没有改变过，java的原子类AtomicStampedReference，通过控制变量值的版本号来保证CAS的正确性。具体解决思路就是在变量前追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么A - B - A就会变成1A - 2B - 3A。

2. 自旋时间过长，消耗CPU资源，如果资源竞争激烈，多线程自旋长时间消耗资源