寫(xiě)在最前面
在上文java并發(fā)之volatile末尾有提到张弛，volatile并不能保證++操作的線程安全鉴逞。我們來(lái)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子看下為什么恶耽。
通過(guò)
javap -v看下其反編譯后字節(jié)碼指令：
從反編譯結(jié)果可以看出蛹含，++被拆成了這樣三個(gè)指令：
getfield：獲取變量count中的值；iadd：進(jìn)行+1操作撒踪；putfield：將+1后的數(shù)據(jù)寫(xiě)回count过咬。
volatile雖然可以保證變量的可見(jiàn)性，但是并不能保證這三個(gè)操作的原子性制妄，所以它不能保證++操作的線程安全掸绞，那++操作的線程安全要怎么解決呢？
注：何謂原子性忍捡？
原子性是指一個(gè)操作不能被中斷集漾，即使是在多個(gè)線程一起執(zhí)行的時(shí)候，一旦開(kāi)始砸脊，也不會(huì)被其他線程打斷具篇。
第一種簡(jiǎn)單粗暴的方法就是加鎖了，但是這樣做開(kāi)銷(xiāo)有點(diǎn)大了耶凌埂；
第二種方法就是使用JDK的CAS了驱显，juc包下也有相關(guān)Atomic類可以支持，使用簡(jiǎn)單瞳抓，而且高效埃疫。（哈哈哈，終于繞回了本文的主題啊孩哑，不容易啊~~~）
接下來(lái)我們就通過(guò)分析CAS相關(guān)源碼實(shí)現(xiàn)來(lái)看看CAS是如何做到線程安全的栓霜。
CAS原理
CAS，Compare and swap横蜒，比較和替換胳蛮。CAS的操作包括三個(gè)參數(shù)：內(nèi)存位置（V）、預(yù)期原值（A）和新的值（B）丛晌，如果V和A相同仅炊，處理器會(huì)將該位置的值修改為B，否則澎蛛，處理器不會(huì)做任何操作抚垄。
在前文java并發(fā)編程之原子類已經(jīng)詳細(xì)介紹了JDK提供的Atomic相關(guān)原子類的使用及實(shí)現(xiàn)，它們的實(shí)現(xiàn)都很神似谋逻，都是通過(guò)Unsafe提供的compareAndSwap開(kāi)頭的方法來(lái)完成對(duì)value的并發(fā)修改的呆馁。接下來(lái)我們就以compareAndSwapInt方法為例來(lái)看看它到底是怎么保證并發(fā)修改的安全性。
compareAndSwapInt實(shí)現(xiàn)
從聲明可以看出毁兆，compareAndSwapInt是一個(gè)native的方法智哀，該方法的實(shí)現(xiàn)位于unsafe.cpp中：
從源碼可以看出，compareAndSwapInt主要做了這些事情：
獲取value在內(nèi)存中的地址荧恍；
調(diào)用
Atomic::cmpxchg方法完成比較替換瓷叫，其中e是原始值屯吊，x是新的值。
接下來(lái)我們來(lái)看看Atomic::cmpxchg的相關(guān)實(shí)現(xiàn)：
注：以linux x86平臺(tái)為例摹菠，具體實(shí)現(xiàn)在
atomic_linux_x86.inline.hpp中
在開(kāi)始介紹源碼之前先科普下這里用到的內(nèi)嵌匯編的關(guān)鍵字：
__asm__：用來(lái)聲明一個(gè)內(nèi)聯(lián)匯編表達(dá)式盒卸，任何一個(gè)內(nèi)聯(lián)匯編表達(dá)式都是以它開(kāi)頭的，是必不可少的次氨；__volatile__或者volatile：__volatile__是GCC關(guān)鍵字volatile的宏定義蔽介，如果用了它，則是向GCC聲明不允許對(duì)該內(nèi)聯(lián)匯編優(yōu)化煮寡，否則當(dāng)使用了優(yōu)化選項(xiàng)(-O)進(jìn)行編譯時(shí)虹蓄，GCC將會(huì)根據(jù)自己的判斷決定是否將這個(gè)內(nèi)聯(lián)匯編表達(dá)式中的指令優(yōu)化掉。
有了這些科普我們?cè)賮?lái)看代碼是不是就和諧多了幸撕，Atomic::cmpxchg其實(shí)就做了這樣幾件事：
判斷當(dāng)前系統(tǒng)是否是多核處理器薇组；
-
依賴指令
cmpxchg完成比較替換，如果當(dāng)前系統(tǒng)是多核處理器坐儿，將會(huì)在指令前加lock前綴律胀，否則不加。其中具體是否要加lock前綴的處理在宏LOCK_IF_MP中定義：
LICK_IF_MP聲明
lock前綴保證了CAS并發(fā)操作的安全性貌矿。
注：在上文java并發(fā)之volatile中已經(jīng)詳細(xì)介紹過(guò)lock前綴的意義炭菌，在這里我就不再贅述了，有需要了解的小伙伴請(qǐng)自行移步啦~
CAS存在的問(wèn)題
CAS雖然可以很高效原子操作逛漫，但是它也是存在問(wèn)題的黑低。
ABA問(wèn)題
因?yàn)镃AS會(huì)在更新值的時(shí)候會(huì)檢查值有沒(méi)有發(fā)生改變，如果沒(méi)有發(fā)生改變就更新酌毡，否則不更新克握，但是如果一個(gè)值原來(lái)是A，變成了B阔馋，再變回A玛荞，這時(shí)候CAS進(jìn)行檢查時(shí)會(huì)誤認(rèn)為它沒(méi)有發(fā)生變化娇掏。針對(duì)這種情況呕寝，juc包提供了AtomicStampedReference，通過(guò)控制變量值的版本號(hào)來(lái)解決ABA問(wèn)題婴梧。循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開(kāi)銷(xiāo)大
自旋CAS如果長(zhǎng)時(shí)間不成功會(huì)給CPU帶來(lái)比較大的執(zhí)行開(kāi)銷(xiāo)下梢。只能保證一個(gè)共享變量的原子操作
對(duì)一個(gè)共享變量的操作，使用循環(huán)CAS肯定可以保證其原子性塞蹭，但是如果對(duì)多個(gè)變量操作時(shí)孽江，CAS就比較雞肋了。當(dāng)然有一個(gè)辦法就是把幾個(gè)共享變量合并成一個(gè)大的對(duì)象番电，然后CAS操作這個(gè)大對(duì)象岗屏。同樣辆琅，juc包也提供AtomicReference用于更新對(duì)象。
