AtomicInteger

CAS: compare and swap 比较并交换

public class CAS01 {
    AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(5);
    public static void main(String[] args) {
        CAS01 cas01=new CAS01();
        System.out.println(cas01.atomicInteger.compareAndSet(5,2021)+"\t current atomicInteger is :"+cas01.atomicInteger);
        System.out.println(cas01.atomicInteger.compareAndSet(5,2008)+"\t current atomicInteger is :"+cas01.atomicInteger);
    }
}

静态方法无法访问非静态变量
所以上面如果atomicInteger没有static修饰，就只能如上

public class CAS01 {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(5);
        //main线程do something
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5,2021)+"\t current atomicInteger is :"+atomicInteger);
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5,2008)+"\t current atomicInteger is :"+atomicInteger);
    }
}

输出：
true current atomicInteger is :2021
false current atomicInteger is :2021

分析：
main线程将主内存中的atomicInteger拷贝到其工作内存，
然后做一些事情
完事之后就将工作内存的值刷新回主内存
此时主内存中的值依旧是5，与期望值5相同，故将主内存中的值改为更新值2021
同时又有一个线程进行相同的操作，但是此时主内存中的值已经更新为2021，与期望值5不一致
故无法将主内存中的值改为更新值2008
上面的这段话就是compare and swap的流程！

unsafe类

unsafe类中存在大量的native方法，因而可以直接调用系统底层资源来执行任务
unsafe类存在于sun.misc包下
cas操作依赖于unsafe中的方法

valueOffset变量

表示value变量在内存中的偏移地址，比如一个对象有一个起始地址，那对象中的变量有对应的相对于起始地址的偏移地址
unsafe就是根据内存偏移地址获取数据的

value变量

atomicInteger的初始值就会赋值给value变量（AtomicInteger有参构造方法）
该变量使用volatile修饰，保证了多线程中的可见性和禁止指令排序，无法保证原子性

三者结合

CAS

源码

CAS全称compare-and-swap，为一条cpu并发原语，原语本身由多条指令构成，执行时不允许中断
功能：判断内存某个位置的值是否为预期值，如果是则可以将其更改为更新值，整个过程是原子的
调用sun.misc.Unsafe类中的cas方法，jvm会帮我们实现cas汇编指令，这是一种完全依赖于硬件的功能，通过它实现原子操作

Unsafe类中的getAndAddInt方法：

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
        return var5;
    }

分析：

如果AtomicInteger调用getAndIncrement时再调用getAndAddInt
此时的var和var2分别是AtomicInteger对象和该对象中value变量相对于该对象的偏移地址
var4为1
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2)表示从主内存中复制共享变量的值到工作内存
while(…)表示：如果此时主内存中获取的值跟var5相同，则将var加上var4并并更新到主内存，而且返回true，从而退出while循环
我的理解就是do while的body会拷贝一次值，然后while的判断条件也会拷贝一次值
即开头讲的cas思想结合do while

原子性保证

结合cpu并发原语阐述

缺点：

1.循环时间长开销大

do while中的cas如果一直不成功，即返回false
则会一直循环下去
会给cpu带来很大的开销

2.只能保证一个共享变量的原子操作

cas方法参数中只能操作一个共享变量
如果想保证多个共享变量的原子操作，需要使用synchronized

3.ABA问题

AtomicReference（原子引用）

AtomicInteger对整形进行原子保证
AtomicReference对自定义的类进行原子保证

class User{
    private int age;
    private String name;
    public User(int age,String name){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    public String getName(){
        return this.name;
    }
}
public class CAS01 {
    public static void main(String[] args) {
        User z3=new User(21,"zhangsan");
        User l4=new User(10,"lisi");
        AtomicReference<User> atomicReference=new AtomicReference<>();
        atomicReference.set(z3);
        System.out.println(atomicReference.compareAndSet(z3,l4)+"\t current atomicReference is :"+atomicReference.get().getName());
        System.out.println(atomicReference.compareAndSet(z3,l4)+"\t current atomicReference is :"+atomicReference.get().getName());
    }
}

输出：
true current atomicReference is :lisi
false current atomicReference is :lisi

分析参考AtomicInteger
atomicReference多了set和get方法

Java

CAS和AtomicInteger