浅析CompareAndSet(CAS)

CAS：Compare and Swap，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。

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。

在AtomicInteger.java里，CAS是这么被实际应用的，就拿里头的自增函数来说：

    /**
     * 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;
        }
    }

    /**
     * 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);
    }

从注释来看，就是在native函数里，判断当前对象和期望的expect（也就是前面的current）是否一致，如果一致则返回true，且还做了一步自增操作；

从this和valueOffset来看，this是具体的内存地址，而valueOffset是变量的在该对象里的内存地址，这是为了后续汇编代码的操作，所以这里的this结合valueOffset则就是AtomicInteger的实际值，而current是线程修改时用到的初值，如果实际值和初值一致，则说明当前并没有人修改AtomicInteger，故当前修改有效，那么就可以继续赋值为update。

    private static final long valueOffset;
    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
               (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

如图的value就是当前AtomicInteger的值。

总的可以理解为如下操作：

if (this == expect) {
    this = update
    return true;
} else {
    return false;
}

在进一步的底层，使用的汇编语言上的锁 LOCK_IF_MP(mp)，这里就不再深入说明了。