Java併發編程之CAS第一篇-什麼是CAS

Java併發編程之CAS第一篇-什麼是CAS

經過前面幾篇的學習，咱們對併發編程兩個高頻知識點了解了其中的一個—volatitl。從這一篇文章開始，咱們將要學習另外一個知識點—CAS.本篇是《凱哥併發編程學習》系列之《CAS系列》教程的第一篇：什麼是CAS。

本文主要內容：

生活中舉例；CAS定義；CAS代碼演示。

一：生活中的例子

在電影《智取威虎山》中，楊子榮進入威虎山的時候，土匪說：天王蓋地虎，楊子榮對：寶塔鎮河妖。相似這樣的黑話，幾個土匪和楊子榮對過以後，座山雕，三爺才發話：這麼說，你是徐旅長的人了。相信電影中這段對黑話，你們都看過。有沒有感受很過癮呢？那麼問題來了，爲何幾我的對過黑話以後，就能肯定來者身份呢？由於在那個時候，佔山爲王，各個山頭都有老大，可是又要和其餘山頭交流，不能用明話來講。因而你們就編了一些黑話。根據黑話不一樣，來確認對方的身份。

這個過程若是站在計算機多線程併發編程角度來理解的話，能夠這麼來理解。黑話庫就是主內存中變量楊子榮和其餘土F是不一樣的線程。，他們之間的黑話就是各自從主內存複製的變量副本。當T匪A(也就是線程A)：天王蓋地虎是本身的副本的數據，想要更新爲：寶塔鎮河妖。當楊子榮回答後，T匪A就拿着，天王蓋地虎,寶塔鎮河妖，這句話和黑話庫(主內存)對比，對比上，則說明楊子榮說的對。容許接下來對話。若是這個很差理解的話，咱們在舉個例子。

修改登錄密碼，這個你們都操做過吧。不管是各個APP仍是各地網站都支持修改密碼。那麼修改密碼的三要素是什麼你們知道嗎：數據庫存儲的原祕密；用戶輸入的原祕密；以及將要更新的密碼。數據存儲的原祕密(主內存)，用戶輸入的原祕密(線程副本)。當數據庫中存儲的和用戶輸入的原密碼對比相同的時候，才能夠將原密碼更新爲新密碼。不然就不能更新。

從上面兩個例子咱們能夠看到，要想成功，須要三個變量：主內存變量值、線程本身工做區副本值以及要更新的數據值。若是有了上面三個概念，咱們就來看看什麼是CAS

二：什麼是CAS

CAS定義：

CAS：Compare and Swap 三個字母的縮寫。

是什麼意思呢？Compare：比較 Swap：交換。因此CAS即爲：比較並交換的意思。

須要注意：and 是並的意思。在邏輯運算中，並的意思：只有都成立了才能夠執行下面操做。

那麼在Java併發中爲何會大量的使用到CAS呢？

那是由於CAS是無鎖的一種算法。爲了解決多線程並行(併發)狀況下使用鎖的話，性能消耗的一種機制。

CAS操做流程：

CAS操做包含了三個操做數據。分別是：主內存數據值或主內存位置（V）、線程工做區副本更新前的數據值或者是預期值(A)以及要更新成的新值（B）。

操做流程：

線程M在更新的共享變量的時候，會拿着本身工做區變量副本A的值,假設是1，將要更新的值B。假設是2.去更新主內存共享變量V的時候，會先拿着V和A比較。若是V==A的時候，纔會將主內存V的值換成B。不然就會從新獲取主內存的值，進行自旋操做，知道成功位置。

簡單理解：我(線程M，工做區值爲A)認爲主內存V中的共享變量值是（包含）A，若是 V的值是A，那麼就將B替換V。若是不是，就不更新V的值，只要告訴我V的最新值。我本身自旋操做，本身玩。

三：CAS代碼演示

咱們知道在JUC下，有個原子包，就在atomic包下，咱們用來演示CAS代碼就用AtomicInteger這個類來演示。代碼以下圖：

問題：

在12和13行，運行後的結果是什麼呢？

true 運行後。當前i的值爲：2020

false 運行後。當前i的值爲：2020

爲何會是這樣呢？

運行結果分析

咱們來分析：

在11行的時候，聲明瞭變量i.並賦值爲1(即V)，而後第12行，拿着預期值1(即A),和將要更新的值2020(即B).進行CAS以後，由於1==1也就是V==A。這個中狀況下，就會把2020從新賦值給V。因此，第12行輸出的就是true和2020；

在第13行假設是線程2來訪問。線程2本身工做空間變量副本依然是1，更行值是1024.這個時候進行CAS的時候，由於如今主內存V的值是2020，因此2020 != 1也就是V != A。這個時候，V的值不能被更新，因此第13行輸出的是就是false和2020.

在看下面：

問題：第14行輸出的是什麼呢 ？

咱們來看看運行結果：

爲何呢？你們能夠嘗試這去分析分析。（PS:提示，看看上文CAS定義和CAS操做流程來分析）。

在下一節中，凱哥(凱哥Java:kaigejava)將和你們嘮嘮CAS的原理。爲何，若是不加鎖的話，volatile不能保證原子性，可是atomic包下的類就能夠保證原子性呢？咱們從AtomicInteger源碼追根溯源吧。