一、CAS简介
CAS:Compare and Swap, 翻译成比较并交换。
java.util.concurrent包中借助CAS实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁,使用这些类在多核CPU的机器上会有比较好的性能.
CAS有3个操作数,内存值V,旧的预期值A,要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做。
今天我们主要是针对AtomicInteger的incrementAndGet做深入分析。
二、JAVA实现部分
/** * Atomically increments by one the current value. * * @return the updated value */ public final int incrementAndGet() { for (;;) { int current = get(); int next = current + 1; if (compareAndSet(current, next)) return next; } }
循环的内容是
1.取得当前值
2.计算+1后的值
3.如果当前值没有被覆盖的话设置那个+1后的值
4.如果设置没成功, 再从1开始
在这个方法中可以看到compareAndSet这个方法,我们进入看一下。
/** * Atomically sets the value to the given updated value * if the current value {@code ==} the expected value. * * @param expect the expected value * @param update the new value * @return true if successful. False return indicates that * the actual value was not equal to the expected value. */ public final boolean compareAndSet(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); }
调用UnSafe这个类的compareAndSwapInt
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
JAVA程序也就跟踪到这里为止了,剩下的就是通过JNI调用C程序了,可是我奇怪的是为什么变量名都是var1,var2这样的命名呢?JAVA编程规范不是说不使用1,2等没有含义的字符命名吗?
三、JNI原生实现部分
在openJDK中找到找到unsafe.cpp这个文件,代码如下:
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
核心方法是compxchg,这个方法所属的类文件是在OS_CPU目录下面,由此可以看出这个类是和CPU操作有关,进入代码如下:
inline jint Atomic::cmpxchg (jint exchange_value, volatile jint* dest, jint compare_value) { // alternative for InterlockedCompareExchange int mp = os::is_MP(); __asm { mov edx, dest mov ecx, exchange_value mov eax, compare_value LOCK_IF_MP(mp) cmpxchg dword ptr [edx], ecx } }
这个方法里面都是汇编指命,看到LOCK_IF_MP也有锁指令实现的原子操作,其实CAS也算是有锁操作,只不过是由CPU来触发,比synchronized性能好的多。
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