併發編程5.CAS

什麼是CAS

compare and swap

以CAS的方式對屬性private int value = 0; 進行遞增操作

1. 讀取 value 的值
2. 將其賦值給臨時變量 a，此時 a = 0;
3. 從a中獲取值進行計算，將所得結果賦值給變量b，此時 a = 0; b =1;
4. 重新讀取value的值，與a進行比較
5. 如果兩個值相等，則將b中的值寫入到value中
6. 如果不相等，則從頭開始讀取value的,賦值給a，計算，再進行讀取比較，直到賦值成功爲止！

源碼

以AtomicInteger 爲例，追溯其incrementAndGet 的邏輯

AtomicInteger counter = new AtomicInteger();
counter.incrementAndGet();

在incrementAndGet 方法中

public final int incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}

incrementAndGet 方法先increment 然後 get
調用了sun.misc.Unsafe類的 getAndAddInt 方法,而裏面調用的是 getAndAddInt ,是先get然後再add，所以這裏需要加1

getAndAddInt中

public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
    int v;
    do {
        v = getIntVolatile(o, offset);
    } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
    return v;
}

調用 compareAndSwapInt 方法，而此方法是一個native方法，因此我們需要從hotspot源碼src/share/vm/prims/unsafe.cpp 中的實現

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x))
  UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwapInt");
  oop p = JNIHandles::resolve(obj);
  jint* addr = (jint *) index_oop_from_field_offset_long(p, offset);
  return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;
UNSAFE_END

這裏調用了Atomic 的cmpxchg 方法,在src/os_cpu/linux_x86/vm/atomic_linux_x86.inline.hpp 中

inline jint     Atomic::cmpxchg    (jint     exchange_value, volatile jint*     dest, jint     compare_value) {
  int mp = os::is_MP();
  __asm__ volatile (LOCK_IF_MP(%4) "cmpxchgl %1,(%3)"
                    : "=a" (exchange_value)
                    : "r" (exchange_value), "a" (compare_value), "r" (dest), "r" (mp)
                    : "cc", "memory");
  return exchange_value;
}

這裏調用了彙編中的cmpxchgl 指令