CAS原理解析
CAS是一种乐观锁机制,一种比较并交换的过程和理念,用来解决线程安全问题,具体来讲就是对共享变量值的安全更新机制。能够保证原子、可见、一致性。这种交换过程是在Unsafe类中实现。
从一段简单的代码开始来对源码做分析
public static void main(String[] args) {AtomicInteger ai = new AtomicInteger(0);ai.getAndAdd(1);System.out.println(ai.get());//打印对象ai的内存结构,需要引入jol-core工具包ClassLayout classLayout = ClassLayout.parseInstance(ai);System.out.println(classLayout.toPrintable());}
从 new AtomicInteger(0) 进入先看构造方法和静态代码块,再看ai.getAndAdd(1)做了什么。
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {...private static final long valueOffset;static {try {//获取初始值value的内存偏移量,这个偏移量指的是变量相对于对象地址的偏移,通过此偏移可以获取变量在内存中的值,后面还会介绍valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }}//初始化的时候给value赋值public AtomicInteger(int initialValue) {value = initialValue;}//比较并交换的具体实现,需要进入到Unsafe类中public final int getAndAdd(int delta) {//this-当前atomicInter对象;valueoffest-内存偏移量;delta需要增加的值return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);}
}
进入到Unsafe.getAndAddInt方法中
public final class Unsafe {...public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {int var5;do {//通过AtomicInteger对象和其变量value的偏移量获取内存中的value值,这里var5对其他线程 是可见的, 如果不可见,那么这个值的获取就可能非内存真实值。如果var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);//compareAndSwapInt的过程是原子性的,将重新获取到的内存value值与var5比较,true则说明value的内存值并未被修改,可以将原值var5 + 增值var4。} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));return var5;}
}
通过断点看具体的值

再来看偏移量是什么,下面是AtomicInteger类型对象ai的内存结构
java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger object internals:OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE0 4 (object header) 01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)8 4 (object header) bd 3d 00 f8 (10111101 00111101 00000000 11111000) (-134201923)12 4 int AtomicInteger.value 1
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total
请看标红的位置,由于对象的分配是在一个地址段内,对象中变量就是基于对象初始地址作了偏移,这里是对象中value变量相对对象初始地址的位置,其值最终为1。
个人理解,有不对之处,望请指正,谢谢。
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