揭开CAS的秘密：一个原子指令的革命性威力

Android

2023-09-23 05:22:57

原子操作的王者：CAS

在多线程的竞技场中，数据安全性和完整性面临着严峻考验。原子操作横空出世，如同武林中的盖世高手，以其不可分割的特性，为多线程编程带来了一线曙光。

什么是CAS？

CAS全称Compare-And-Swap（比较并交换），是CPU提供的一项原子指令。它分三步走：

读值： CPU读取内存中某地址的值。
比较： 将读取的值与寄存器中存储的预期值进行比较。
写值： 如果比较结果为真，则将寄存器中的值写入内存中该地址，并返回真；否则返回假。

CAS的实战运用

CAS的原子性，使其在多线程编程中大显身手：

原子计数器： 多个线程同时对计数器进行操作，CAS确保计数器始终保持一致。
非阻塞队列： 允许多个线程同时入队和出队，无需锁的同步。
自旋锁： 多个线程同时尝试获取锁，自旋直到获得锁。

CAS的武器库：Unsafe和原子类

Java为支持CAS操作，提供了两大法宝：

Unsafe类： 低级类，直接访问硬件，包括内存操作和原子操作。
原子类： 封装了原子操作，使用更便捷。

CAS的魅力无穷

CAS在多线程编程中，犹如一面魔镜，映照出数据安全与并发的和谐之美：

原子性： 确保操作不可中断。
高效性： 相比于锁，耗时更少。
可扩展性： 适用于多核CPU和多线程技术。

代码示例

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASDemo {

    private static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                counter.incrementAndGet();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                counter.incrementAndGet();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("最终计数：" + counter.get());
    }
}