CAS(Compare And Swap)，指令级别保证这是一个原子操作，三个运算符： 一个内存地址V，一个期望的值A，一个新值B；基本思路：如果地址V上的值和期望的值A相等，就给地址V赋给新值B，如果不是，不做任何操作；循环（死循环，自旋）里不断的进行CAS操作；
如果需要获取原子操作类的值并更新，期望值与内存地址中的值不等，则循环（死循环，自旋）里不断的进行CAS操作；（Atomic类的实现）
如AtomicInteger的getAndIncrement()方法
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
Unsafe的getAndAddInt方法
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
//如果var1和var2值不等，会重新进入循环
do {
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
return var5;
}
在Atomic包里一共提供了13个类，属于4种类型的更新方式，分别是原子更新基本类型，原子更新数组，原子更新引用和原子更新属性（字段）；Atomic包里基本都是使用Unsafe实现的包装类；
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原子更新基本类型类
AtomicBoolean：原子更新布尔类型AtomicInteger：原子更新整型AtomicLong：原子更新长整型AtomicInteger常用方法：int addAndGet(int delta): 以原子方式将输入的数值与实例中的值(AtomicInteger里的value)相加，并返回结果
boolean compareAndSet(int expect, int update): 如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将该值设置为输入的值
int getAndIncrement(): 以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增前的值
void lazySet(int newValue): 最终会设置成newValue,使用lazySet设置值后，可能导致其他线程在之后的一小段时间内还可以读取到旧的值
int getAndSet(int newValue): 以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值
Atomic 包提供了三种基本类型的原子更新；Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的
/**Unsafe.java * 每次在执行CAS操作时，线程会根据valueOffset去内存中获取当前值去跟expect的值做对比如果一致则修改并返回true，如果不一致说明有别的线程也在修改此对象的值，则返回false * value 表示 需要操作的对象 * valueOffset 表示 对象(value)的地址的偏移量（通过Unsafe.objectFieldOffset(Field valueField)获取） * expect 表示更新时value的期待值 * update 表示将要更新的值 * @return 如果更新成功返回true,否则为false */ public final native boolean compareAndSwapObject(Object value, long valueOffset, Object expect, Object update); public final native boolean compareAndSwapInt(Object value, long valueOffset, int expect, int update); public final native boolean compareAndSwapLong(Object value, long valueOffset, long expect, long update);
ABA问题
《Java并发编程实战》的15.4.4节如下：
ABA问题是一种异常现象：如果在算法中的节点可以被循环使用，那么在使用“比较并交换”指令时就可能出现这个问题（如果在没有垃圾回收机制的环境 中）。在CAS操作中将判断“V的值是否仍然为A？”，并且如果是的话就继续执行更新操作。在大多数情况下，这种判断是足够的。然而，有时候还需要知道 “自从上次看到V的值为A以来，这个值是否发生了变化？”在某些算法中，如果V值首先由A变成B，再由B变成A，那么仍然被认为发生了变化，并需要重新执 行算法中的某些步骤。
比如说线程1从内存位置valueOffset中取出值A，线程2也从内存位置valueOffset中取出值A，并执行一些操作将值变为B，然后再将B变成A，这时候线程1进行CAS操作发现内存中仍然是A，线程1执行成功，但不能代表整个过程中，值没有被修改过；
public class UseAtomicIntegerTest {
static AtomicInteger integer = new AtomicInteger(1);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int oldValue = integer.get();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " oldValue:" + oldValue);
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- " + integer.get());
Thread.sleep(2L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 确保别的线程1先执行
Thread.yield();
// integer + 1
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- integer:" + integer.incrementAndGet());
// integer - 1
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- integer:" + integer.decrementAndGet());
}
});
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
boolean result = integer.compareAndSet(oldValue, oldValue + 10);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- " + integer.get() + " result:" + result);
}
}
打印如下：
main oldValue:1 Thread-0 --- 1 Thread-1 --- integer:2 Thread-1 --- integer:1 main --- 11 result:true
执行最后的值是相同的，但不能代表整个过程中，值没有被修改过；
ABA解决方案：
给变量加一个版本号即可，在比较的时候不仅要比较当前变量的值，还需要比较当前变量的版本号； 在Java5中，已经提供了AtomicStampedReference来解决问题，检查当前引用是否等于预期引用，其次检查当前标志是否等于预期标志，如果都相等就会以原子的方式将引用和标志都设置为新值；
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原子更新数组
AtomicIntegerArray: 原子更新整型数组里地元素AtomicLongArray: 原子更新长整型数组里的元素AtomicReferenceArray: 原子更新引用类型数组里的元素AtomicIntergerArray: 主要是提供原子的方式更新数组里的整型//以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加 int addAndGet(int i, int delta); //如果当前值等于预期值，则以原子方式将数组位置i的元素设置成update值 boolean compareAndSet(int i, int expect, int update);
AtomicIntergerArray会将当前数组复制一份，所以当AtomicIntegerArray对内部的元素进行修改时，不会影响传入的数组；
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原子更新引用类型
AtomicReference: 原子更新引用类型AtomicReferenceFieldUpdater: 原子更新引用类型里的字段AtomicMarkableReference: 原子更新带有标记位的引用类型；可以原子的更新一个布尔类型的标记位和引用类型，构造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark)；
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原子更新字段类
AtomicIntegerFieldUpdater: 原子更新整型的字段的更新器；AtomicLongFieldUpdater: 原子更新长整型字段的更新器；AtomicStampedReference: 原子更新带有版本号的引用类型；该类将整型数值与引用关联起来，可用于原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用CAS进行原子更新时可能出现的ABA问题；
使用AtomicStampedReference解决ABA：
public class UseAtomicIntegerTest {
static AtomicInteger integer = new AtomicInteger(1);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int oldValue = integer.get();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " oldValue:" + oldValue);
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- " + integer.get());
Thread.sleep(2L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 确保别的线程1先执行
Thread.yield();
// integer + 1
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- integer:" + integer.incrementAndGet());
// integer - 1
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- integer:" + integer.decrementAndGet());
}
});
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- " + integer.get());
}
}
打印结果如下：
main oldValue:1 marked:false Thread-0 --- value:1 marked:false Thread-1 --- value:2 result:true marked:true Thread-1 --- value:2 marked:true Thread-1 --- value:1 result:true marked:true main --- 1 result:false