3.9 Atomic原子操作(CAS操作，以AtomicInteger为例，硬刚Jvm源码)

本文主要是介绍3.9 Atomic原子操作(CAS操作，以AtomicInteger为例，硬刚Jvm源码)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

3.9 Atomic

Atomic即原子操作，java中所有原子性操作在java.util.concurrent.atomic包下，原子性操作是线程安全的，其内部实现是有JVM提供，并非Java自身的实现，而Java并发包中的实现也是基于CAS(Compare And Swap)。下边以AtomicInteger为例，说明原子性操作的实现原理。

3.9.1 AtomicInteger

AtomicInteger的继承关系
和Integer类一样，AtomicInteger也是抽象类Number的子类。

3.9.2 AtomicInteger的组成

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
//获取到unsafe实例，该实例用于CAS操作
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
//和value的类型不同
private static final long valueOffset;static {try {valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
//存放值
private volatile int value;

3.9.3 AtomicInteger Set方法

直接set，因为赋值运算本身就是原子性操作，直接set会赋值给value，而该value本身加了volatile关键字，不会发生指令重排，所以一定是线程安全的。

/*** Sets to the given value.** @param newValue the new value*/
public final void set(int newValue) {value = newValue;
}

getAndSet方法，使用的是unsafe的getAndSetInt方法，注意这儿传入的是当前对象，valueOffeset值，和新值。

public final int getAndSet(int newValue) {return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}

Unsafe中的getAndSetInt方法，Unsafe调用了自身的getIntVolatile方法和compareAndSwapInt方法，这两个方法都是native方法，其实现在jdk中jvm部分源码里，Unsafe的源码在jvm源码的src/hotspot/share/prims/unsafe.cpp可以看到。

public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {int var5;do {var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));return var5;
}

Unsafe.cpp中的get_volatile()方法。注意该方法中的addr()方法，该方法获取了该偏移量的地址，即使用的是地址的引用。getIntVolatile(var1, var2)此处var1是传入的AtomicInteger的当前实例，var2传入的是valueOffset，所以此处获取的是该值的引用。所以getAndSetInt方法才能通过引用修改引用值。

再看compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4)方法，var1是传入的对象，var2是传入的offsetValue，var5是获取到的当前内存值，var4是要修改的新值，该方法就是具体CAS修改的方法。

  T get_volatile() {if (_obj == NULL) {GuardUnsafeAccess guard(_thread);volatile T ret = RawAccess<MO_SEQ_CST>::load(addr());return normalize_for_read(ret);} else {T ret = HeapAccess<MO_SEQ_CST>::load_at(_obj, _offset);return normalize_for_read(ret);}}

  volatile T* addr() {void* addr = index_oop_from_field_offset_long(_obj, _offset);return static_cast<volatile T*>(addr);}

关于Unsafe中的compareAndSwapInt方法如下。该方法是实现CAS操作的逻辑，CAS的实现在hotspot/share/vm/runtime/atomic.hpp里的atomic_cmpxchg方法可以看到，此就不再深入了，笔者虽然看了，不过实在肛不动了，此处待诸君深入，也当笔者留下的一个问题。

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSetInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x)) {oop p = JNIHandles::resolve(obj);GuardUnsafeAccess guard(thread);if (p == NULL) {volatile jint* addr = (volatile jint*)index_oop_from_field_offset_long(p, offset);return RawAccess<>::atomic_cmpxchg(addr, e, x) == e;} else {assert_field_offset_sane(p, offset);return HeapAccess<>::atomic_cmpxchg_at(p, (ptrdiff_t)offset, e, x) == e;}
} UNSAFE_END