CAS算法

news2024/9/20 18:33:38

CAS算法

1. CAS简介

CAS叫做CompareAndSwap，比较并交换，主要是通过处理器的指令来保证操作的原子性。

CAS基本概念

内存位置 (V)：需要进行CAS操作的内存地址。
预期原值 (A)：期望该内存位置上的旧值。
新值 (B)：如果旧值与预期原值相匹配，则用这个新值替换旧值。

CAS操作流程

比较: CAS首先读取内存位置V的当前值。
检查: 检查当前值是否与预期值A相等。
- 如果相等，则进行下一步。
- 如果不相等，则CAS操作失败，返回当前值或false。
交换: 如果当前值与预期值相等，则用新值B替换当前值。
返回结果: 成功后返回true，表示值已更新；或者返回false，表示值未更改

补充1：CAS操作是原子的，这意味着它要么完全执行成功，要么完全不执行。这意味着在CAS操作过程中，其他线程不能干扰这个操作。在硬件级别，这是通过CPU的特殊指令实现的，比如在Intel x86架构中使用的CMPXCHG（compare and exchange）指令。（来自网络）
补充2：在Java中，CAS操作是通过Unsafe类提供的本机方法实现的，这些方法允许直接访问底层内存。（来自网络）

2. CAS具体实践

Java中的java.util.concurrent.atomic包提供了基于CAS的原子类，如AtomicInteger、AtomicReference等。

下面结合我的所学，简单的试验一下AtmoicInteger
说明：下面用到的线程池Executors、AtmoicInteger等都是java.util.concurrent下面的类

public class TestCAS {
    private static final AtomicInteger count1 = new AtomicInteger(0);
    private static Integer count2 = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        useAtomicInteger();
        notUseAtomicInteger();
    }
    // 使用AtomicInteger
    public static void useAtomicInteger() {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executor.submit(() -> count1.incrementAndGet());
        }
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {
        }
        System.out.println("Use AtomicInteger Final Result count: " + count1.get());
    }
    // 不使用AtomicInteger
    public static void notUseAtomicInteger() {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executor.submit(() -> count2++);
        }
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {
        }
        System.out.println("Not Use AtomicInteger Final Result count: " + count2);

    }
}