Java併發編程之CAS二源碼追根溯源
在上一篇文章中，我們知道了什麼是CAS以及CAS的執行流程，在本篇文章中，我們將跟著源碼一步一步的查看CAS最底層實現原理。
本篇是《凱哥(凱哥Java:kagejava)併發編程學習》系列之《CAS系列》教程的第二篇：從源碼追根溯源查看CAS最底層是怎麼實現的。
本文主要內容：CAS追根溯源，徹底找到CAS的根在哪裡。
一：查看AtomicInteger.compareAndSet源碼
通過上一篇文章學習，我們知道了AtomicInteger.compareAndSet方法不加鎖可以保證原子性(其原理就是unsafe+cas實現的)，我們來看看其源碼：
思考1：變量可見性
AtomicInteger對象(下文凱哥簡稱：atoInteger)怎麼保證變量內存可見性呢？
查看源碼：
思考2：為什麼上一篇13行的i.compareAndSet(1,1024)是false
發現創建對象的時候，初始值使用volatile修飾的。這樣就保證了變量的可見性
思考2：為什麼上一篇13行的i.compareAndSet(1,1024)是false
我們來看看atoInteger的compareAndSet方法。凱哥在上面添加了註釋。
在調用unsafe的compareAndSwapInt這個方法的時候，unsafe是什麼？this指的是什麼？valueOffset又是什麼呢？
我們接著查看atoInteger源碼：
我們發現Unsafe以及valueOffset都是從一個對象中獲取到的。
那麼this指的是什麼？其實this就是當前atoInteger對象。
那麼Unsafe對象在哪裡呢？
我們發現在sun.misc包下。這個包，我們學習Java得時候，好像沒見過呢。那麼它在哪裡呢？
原來在Jre得lib包下。如下圖：
我們想要看源碼，怎麼查看呢？發現不能看源碼啊。別急，這個文件的源碼可以從openJdk的源碼中查到。
接著，我們來查看OpenJdk8的源碼：
（PS：下載OpenJdk8源碼凱哥這裡就不贅述了。在文章最後，凱哥給出）
下載完，解壓之後，文件位置：openjdk\\jdk\\src\\share\\classes\\sun\\misc。如下圖：
我們來看看Unsafe類上面的註解：
A collection of methods for performing low-level, unsafe operations.
什麼意思呢？用於執行底層的(low-level,)、不安全操作的方法的集合。
就是說，這個類可以直接操作底層數據的。
需要說明的是：在這個對象中大量的方法使用了native來修飾(據網友統計高達82個)
我們知道，Java的方法使用native關鍵字修飾的，說明這個方法不是Java自身的方法(非Java方法)，可能調用的是其他語言的。如C或C++語言的方法。
我們再來看看：unsafe.objectFieldOffse()中的
這個方法就是返回一個內存中訪問偏移量。
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
在unsafe類中compareAndSwapInt方法也是native的。我們在來看看這個方法調用操作系統底層C++的代碼：
說明：
jint *addr：主內存中的變量值
old：對象工作區域的值
new_val：將要改變的值。
這三個是不是很熟悉，對。就是CAS的三個參數。
來看看在上一篇的demo代碼：
分析第13行為什麼返回false:
在11行的時候，設置主內存的變量值V=1.
在12行後，更新為V=2020了。
當執行到第13行的時候，
主內存：V=2020
程序工作區變量值jint *addr A的值：A=1
new_val:1024。
從調用C++代碼我們可以分析到：
在第5行的時候，因為1！=2020，所以return 的result就是false.
所以第13行輸出的是false.
思考3：atoInteger.getAndIncrement()是怎麼保證數據一致性的
我們接著跟源碼：
調用的是getAndAddInt方法。接著查看unsafe的源碼，就會發現CAS保證原子性的終極代碼。
CAS保證原子性終極方法，如下圖：
看看：getObjectVolatile。方法發現是native.如下圖：
再來看看compareAndSwapObject：
發現是native修飾的方法。說明不是Java的方法。這個我們等會再細說。
先來研究getAndSetObject：
源碼：
我們來模擬：atoInteger.getAndIncrement();
假設默認值是0. 主內存的值是0
在調用getAndSetObject方法的幾個參數說明：
Var1：當前atoInteger對象
Var2：當前偏移量(內存地址所在位置。如：三排四列)
Vart4：默認就是1
Var5：獲取到的主內存的值
Var5+var4：將要更新的值。
從源碼，我們看到是do while語句。為什麼不是while語句呢？因為先要獲取到主內存中變量最新的值，然後再判斷。所以選用了do while語句。
我們來看看當CPU1線程1和CPU2線程B來執行的時候：
兩個線程都從主內存copay了i的值到自己工作內存空間後，進行+1的操作。
假設線程1再執行+1操作後，準備往主內存回寫數據的時候，CPU1被掛起。然後CPU2競爭到資源之後，也操作i+1後，將更新後的值回寫到了主內存中。然後切換到CPU1了，CPU1接著執行。對比代碼分析：
線程1在執行do後得到的值var5=1而不是0
然後while裡面執行：var1和var2運算後的結果是0(工作區的值)。
因為0！=5 .所以this.comparAndSwapInt的值是false.
又因為前面有個! 非得符號。也就是!false。我們知道!false就是true.
也就是while(true)。While(true)後，接著循環執行。線程會放棄原有操作，重新從主內存中獲取到最新數據(此時就是1了)，然後再進行操作後。
又到了do，獲取在主內存最新數據是1.接著走while()
因為，var1,var2獲取到工作區的值是1 var5也等於1.1=1,成立了，執行var5+var5=1+1=2，來更新主內存的數據後返回true.
又因為前面有個!非的符號。所以就是while(!true)，也就是while(false)。退出循環，返回var5的值。
結論：
通過上面的運行分析，我們發現atoInteger的getAndIncrement方法保證原子性是unsafe+CAS來保證變量原子性的(其中do while語句就是後面我們將要學到的自旋)
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