AtomicInteger对象及CAS原理相关记录

在Java中，对一个整数a执行“a++”运算，在单线程的情况下是没有任何问题的，但是对于多线程的情况来说，就有可能产生线程安全问题。考虑到这个问题，Java中存在一个具有原子性的类型AtomicInteger，它的出现能够很好的解决这个情况。

原始类：

public class TestDemo1 {
 
    public static volatile int num = 0;
 
    public static void add() {
        num++;
    }
}

使用AtomicInteger类：

public class TestDemo2 {

    // AtomicInteger类中已经携带了Volatile关键字
    public static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);
 
    public static void add() {
        // 下方的方法代表线程安全的自增方法
        num.getAndIncrement();
    }
}

附上AtomicInteger类的内部实现

AtomicInteger内部实现

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Compare and Swap(CAS)，解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制，CAS操作包含三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则，处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值。CAS有效地说明了“我认为位置V应该包含值A；如果包含该值，则将B放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。

其实上述的AtomicInteger类中的getAndIncrement()方法，底层实现如下：

getAndIncrement方法

可以看到其中使用到Unsafe类，它是CAS的核心类，存在于sun.misc包中，Unsafe类中所有的方法都是native的，故其基本都是直接调用底层资源来执行相关的任务。而Unsafe类对象的getAndAddInt()方法内部实现如下：

getAndAddInt方法

其中参数var1对应上方的this，var2对应上方的valueoffset，var4则对应上方的增值，通过getIntVolatile方法获取当前主内存中对应地址的值(预期原值)，并将其赋值给var5，此时再执行while中的compareAndSwapInt方法对预期原值进行运算并返回，此时会再次获取一次主内存中的值跟预期原值进行比较，若相同则进行计算并返回，若不同则更新预期原值。