15.unsafe类的CAS是怎么保证原子性的？

老王：小陈啊，上一章我们讲了usafe是个啥东西，以及unsafe提供的几大类的功能

老王：这一章啊，我们要花个时间专门讲unsafe提供的cas功能，这个cas的功能是我们后面将Atomic原子类体系的基础。

小陈：cas功能？上一章的时候不是已经介绍过了吗？

老王：上一章只是简单的介绍了一下CAS功能而已，但是关于unsafe的cas功能底层是怎么保证原子性的？在操作系统层面是怎么实现的？ 这些东西我们还没有讲。

由于的后面的并发知识非常多的使用到了unsafe的cas功能，所以啊，我们今天专门花一章的时间，来把CAS底层的原理弄懂

小陈：哦哦，原来是这样啊......

老王：上一章我们讲解CAS操作的时候，是直接通过( 对象地址 + 对象内部属性偏移量offset ） 直接定位到要修改的变量在内存的位置，然后在内存级别的比较数据和修改数据。也就是像下面的图一样：

操作的时候直接根据 o对象地址 + offset偏移量地址，定位到demo属性在内存的位置，然后直接操作内存修改数据。

老王：由于CPU是不会直接读写主存的，数据读取的时候还是先将数据读取到高速缓存，然后通过高速缓存传递给CPU；写数据的时候也是先高速缓存，然后再将高速缓存的数据写入内存；于是可以得到下面的图形：

老王：小陈啊，想想一下上面的那副图，如果在多线程并发操作的时候会有什么问题？

小陈：多个线程或者多个CPU同时读取和修改demo属性的时候，可能会导致数据不一致的问题，比如我拿一个 i++ 的例子来说：

比如CPU0、CPU1都通过内存地址定位到 i 所在位置，然后同时读取 i = 0，然后同时执行i++ 操作，再刷新会主内存，这个时候就会导致 i 的值不是我们想要的

老王：你说的没错，如果在多个CPU都可以同时操作一个共享变量的时候，就会出现你说的这个问题。

小陈：我记得CAS操作是可以保证原子性的，也就是同一个时间，同一个操作只允许一个CPU操作成功，它这个又是怎么保证的呢？

老王：这个啊，其实CAS底层的操作，还是会用到锁的！！！ ，只不过这个锁是比较轻量级的，不会导致线程沉睡，下面我来讲讲CAS加锁来保证原子性的原理。

CAS底层使用锁保证原子性

老王：说起CAS操作啊，我还是画图给你比较好讲一点：

（1）首先CPU0要执行CAS操作对变量 i 进行赋值，然后CPU0****告诉总线说我要申请单独操作变量 i 的权限，帮我告诉一下CPU1等其它的CPU兄弟

（2）总线通知到了CPU1，CPU1告诉总线，好的，我不会操作数据，让CPU0大胆的去操作吧

（3）然后总线告诉CPU0，你可以独占变量 i 的操作了，其它的兄弟表示不会干扰你

（4）然后CPU0从自己的缓存读取 变量 i 的值；然后又根据  (o对象地址 + offset偏移量地址) 直接定位到变量 i 在内存的位置，直接读取变量 i 在内存的值

（5）接下来的操作就简单了，由于不会有人干扰，直接对比缓存的值和内存的值是否一致就可以了，如果一致，我直接修改，然后刷回主内存；如果不一致，说明我本地的数据不是最新的，需要重新申请CAS操作。

老王：小陈啊，这个就是CAS在底层操作的原理，它底层还是通过加锁来保证原子性的，同一个时间只能有一个CPU能申请到CAS的操作权限，你理解了吗？

小陈：哈哈，老王，你画的这个图太好了，我看到图就知道它是怎么操作的了，真牛啊......

老王：好的，那这一张CAS底层加锁保证原子性的讨论我们就到这里了，我们明天继续...

小陈：好的，老王......

老王：我们从下一章开始，就开始进入JUC提供的Atomic原子类的学习了......

小陈：那我们下一章见。

目录

JAVA并发专题 《筑基篇》

1.什么是CPU多级缓存模型？

2.什么是JAVA内存模型？

3.线程安全之可见性、有序性、原子性是什么？

4.什么是MESI缓存一致性协议？怎么解决并发的可见性问题？

JAVA并发专题《练气篇》

5.volatile怎么保证可见性？

6.什么是内存屏障？具有什么作用？

7.volatile怎么通过内存屏障保证可见性和有序性？

8.volatile为啥不能保证原子性？

9.synchronized是个啥东西？应该怎么使用？

10.synchronized底层之monitor、对象头、Mark Word？

11.synchronized底层是怎么通过monitor进行加锁的？

12.synchronized的锁重入、锁消除、锁升级原理？无锁、偏向锁、轻量级锁、自旋、重量级锁

13.synchronized怎么保证可见性、有序性、原子性？

JAVA并发专题《结丹篇》

14. JDK底层Unsafe类是个啥东西？

15.unsafe类的CAS是怎么保证原子性的？

16.Atomic原子类体系讲解

17.AtomicInteger、AtomicBoolean的底层原理

18.AtomicReference、AtomicStampReference底层原理

19.Atomic中的LongAdder底层原理之分段锁机制

20.Atmoic系列Strimped64分段锁底层实现源码剖析

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21.AQS是个啥？为啥说它是JAVA并发工具基础框架？

22.基于AQS的互斥锁底层源码深度剖析

23.基于AQS的共享锁底层源码深度剖析

24.ReentrantLock是怎么基于AQS实现独占锁的？

25.ReentrantLock的Condition机制底层源码剖析

26.CountDownLatch 门栓底层源码和实现机制深度剖析

27.CyclicBarrier 栅栏底层源码和实现机制深度剖析

28.Semaphore 信号量底层源码和实现机深度剖析

29.ReentrantReadWriteLock 读写锁怎么表示？

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31.CopyOnAarrayList 底层分析，怎么通过写时复制副本，提升并发性能？

32.ConcurrentLinkedQueue 底层分析，CAS 无锁化操作提升并发性能？

33.ConcurrentHashMap详解，底层怎么通过分段锁提升并发性能？

34.LinkedBlockedQueue 阻塞队列怎么通过ReentrantLock和Condition实现？

35.ArrayBlockedQueued 阻塞队列实现思路竟然和LinkedBlockedQueue一样？

36.DelayQueue 底层源码剖析，延时队列怎么实现？

37.SynchronousQueue底层原理解析

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39.ThreadPoolExecutor 构造函数有哪些参数？这些参数分别表示什么意思？

40.内部有哪些变量，怎么表示线程池状态和线程数，看看道格.李大神是怎么设计的？