AtomicInteger底层实现原理是什么？如何在自己的产品代码中应用CAS操作？

在今天这一讲中，我来分析一下并发包内部的组成，一起来看看各种同步结构、线程池等，是基于什么原理来设计和实现的

今天我要问你的问题是，AtomicInteger底层实现原理是什么？如何在自己的产品代码中应用CAS操作？

典型回答

AtomicIntger是对int类型的一个封装，提供原子性的访问和更新操作，其原子性操作的实现是基于CAS（compare-and-swap）技术
所谓CAS，表征的是一些列操作的集合，获取当前数值，进行一些运算，利用CAS指令试图进行更新。如果当前数值未变，代表没有其他线程进行并发修改，则成功更新。否则，可能出现不同的选择，要么进行重试，要么就返回一个成功或者失败的结果
从AtomicInteger的内部属性可以看出，它依赖于Unsafe提供的一些底层能力，进行底层操作；以volatile的value字段，记录数值，以保证可见性

private satic fnal jdk.internal.misc.Unsafe U = jdk.internal.misc.Unsafe.getUnsafe();
private satic fnal long VALUE = U.objectFieldOfset(AtomicInteger.class, "value");
private volatile int value;

具体的原子操作细节，可以参考任意一个原子更新方法，比如下面的getAndIncrement
Unsafe会利用value字段的内存地址偏移，直接完成操作

public fnal int getAndIncrement() {
 return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1);
}

因为getAndIncrement需要返归数值，所以需要添加失败重试逻辑

public fnal int getAndAddInt(Object o, long ofset, int delta) {
 int v;
 do {
 v = getIntVolatile(o, ofset);
 } while (!weakCompareAndSetInt(o, ofset, v, v + delta));
 return v;
}

而类似compareAndSet这种返回boolean类型的函数，因为其返回值表现的就是成功与否，所以不需要重试

public fnal boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue)

CAS是Java并发中所谓lock-free机制的基础

考点分析

今天的问题有点偏向于并发机制的底层了，虽然我们在开发中未必会涉及的实现层面，但是理解其机制，掌握如何在中运用该技术，还是十分有必要的，尤其是这也是个并发编程的面试热点
有的同学反馈面试官会问CAS更加底层是如何实现的，这依赖于CPU提供的特定指令，具体根据体系结构的不同还存在着明显区别。比如，x86 CPU提供cmpxchg指令；而在精简指令集的体系架构中，则通常是靠一对儿指令（如“load and reserve”和“store conditional”）实现的，在大多数处理器上CAS都是个非常轻量级的操作，这也是其优势所在
大部分情况下，掌握到这个程度也就够用了，我认为没有必要让每个Java工程师都去了解到指令级别，我们进行抽象、分工就是为了让不同层面的开发者在开发中，可以尽量屏蔽不相关的细节
如果我作为面试官，很有可能深入考察这些方向：
- 在什么场景下，可以采用CAS技术，调用Unsafe毕竟不是大多数场景的最好选择，有没有更加推荐的方式呢？毕竟我们掌握一个技术，cool不是目的，更不是为了应付面试，我们还是希望能在实际产品中有价值
- 对ReentrantLock、CyclicBarrier等并发结构底层的实现技术的理解