JavaにおけるCAS (Compare-And-Swap) の実装方法はどうなっていますか？

1年 ago
結衣, 春花
1 minute

JavaのCAS（Compare and Swap）はUnsafeクラスを使用して実装されています。UnsafeクラスはJavaの特別なクラスであり、いくつかの低レベルの操作を提供し、Java言語の制限をバイパスして直接メモリを操作することができます。

CAS操作はアトミックであり、3つのパラメーター、つまりメモリアドレス、古い予想値、新しい値を含んでいます。CAS操作の実行プロセスは次のとおりです。

  1. 現在のメモリアドレスの値を取得する。
  2. 現在のメモリアドレスの値が古い予想値と同じかどうかをチェックします。同じであれば、ステップ4を実行します。同じでない場合は、ステップ3を実行します。
  3. キャンセルし、何もせずに終了します。
  4. 新しい値にメモリアドレスの値を更新します。

Javaでは、CAS操作を実現するためにAtomicクラスを使用することができます。AtomicクラスはJavaの原子クラスであり、CAS操作を含む一連の原子操作メソッドを提供しています。以下はAtomicIntegerクラスを使用した例です。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASExample {
    private static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
    
    public static void main(String[] args) {
        int oldValue = counter.get();
        int newValue = oldValue + 1;
        
        while (!counter.compareAndSet(oldValue, newValue)) {
            oldValue = counter.get();
            newValue = oldValue + 1;
        }
        
        System.out.println("Counter: " + counter.get());
    }
}

上記の例では、まずcounterの現在の値を取得します。次に、計算を行い新しい値を取得します。そして、compareAndSetメソッドを使用してCAS操作を行います。CAS操作が失敗した場合、再度現在の値を取得し、新しい値を計算して、CAS操作を繰り返します。CAS操作が成功するまで何度でも試行します。

CAS操作在多线程环境中非常重要，它可以确保多个线程同时修改相同的内存地址时不会出现冲突。

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