JAVA中CAS原理

在Java中，CAS（Compare-and-Swap）是一种无锁算法，通过JNI（Java Native Interface）调用本地方法来利用处理器提供的原子指令实现。它可以保证在多线程环境下的原子性和可见性，而无需使用传统的锁机制。以下是一个简单的Java示例，通过java.util.concurrent.atomic包下的AtomicInteger类来演示CAS的原理：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASExample {
    public static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                // 使用CAS尝试将原子整数增加1
                while (true) {
                    // 获取当前值
                    int currentValue = atomicInteger.get();
                    // 计算新的期望值
                    int newValue = currentValue + 1;
                    // 使用compareAndSet方法尝试原子地更新值
                    if (atomicInteger.compareAndSet(currentValue, newValue)) {
                        // 更新成功，退出循环
                        break;
                    } else {
                        // 更新失败，当前值已被其他线程改变，继续循环尝试
                    }
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                // 同理，第二个线程也在尝试增加原子整数
                while (true) {
                    int currentValue = atomicInteger.get();
                    int newValue = currentValue + 1;
                    if (atomicInteger.compareAndSet(currentValue, newValue)) {
                        break;
                    }
                }
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 最终打印的结果将是20000，表明两个线程的操作是互斥且原子完成的
        System.out.println("Final Value: " + atomicInteger.get());
    }
}

上述代码中，我们创建了两个线程t1和t2，每个线程都在尝试递增一个共享的AtomicInteger实例。compareAndSet方法接受两个参数：当前预期的值和新的值。这个方法尝试将原子整数的值从预期的当前值更新为新值，如果当前原子整数的实际值与预期值相匹配，则更新，并返回true；如果不匹配，则不执行更新操作并返回false。这意味着即使在高并发环境下，多个线程同时尝试更新同一变量时，只有一个线程能成功完成更新，其余线程将继续循环尝试直至成功，从而确保了在无锁的情况下也能实现并发控制和数据一致性。