Question

现在我正在研究Android上的AtomicInteger课程。

这个Java类有两个方法

public final void set(int newValue) {
    value = newValue;
}

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

问题1： set方法直接存储新值，所以这个方法不是原子的？如果我们希望在许多线程中结果是正确的，我们需要使用compareAndSet方法吗？

我已阅读有关AtomicInteger.compareAndSet()的源代码。最后它调用std::atomic<T>::compare_exchange_strong方法。 incrementAndGet方法调用compareAndSet。

问题2：我读过一些关于CAS的文章，compare_exchange_strong()是原子的，store()也是原子的。所以我想知道，为什么我们不直接使用商店，为什么需要CAS方法？

Answer 1

CAS的要点是它允许您在原始值上存储条件的值。当然，一个简单的商店可以原子方式完成，但它可能不是你想要的。

考虑简单的“原子增量”操作：

加载当前值。
计算新值。
存储新值。

如果您为此过程使用了不相关的原子加载和存储，那么两个线程可以读取，计算和存储相同的值，因此其中一个增量会丢失！加载和存储是简单的原子操作，而CAS是原子读 - 修改 - 写（RMW）操作。 RMW比简单的装载和存储更复杂。 RMW不仅保证正确生成简单的值，而且正确应用复杂的逻辑操作。

让我们使用CAS实现原子增量来演示它是如何工作的：

// Effect: x += n, returns old value of x.
int inc(int n, std::atomic<int> & x)
{
    int old_val = x.load();
    for (;;) {
        int new_val = old_val + n;
        if (x.compare_exchange_weak(old_val, new_val)) {
            return old_val;
        }
        // Note: If the exchange fails, old_val is updated
        //       to the current value of x.
    }
}

这里的关键点是这个操作必须是一个循环，因为当我们计算我们的暂定结果（new_val = old_val + n）时，值old_val可能已经过时，因为其他一些线程已被修改它。所以我们必须循环，直到我们有机会在x当前保留旧值的情况下应用新值。这就是CAS的要点：它以我们认为的旧值为条件存储一个新值。

关于“强”与“弱”交换的区别：如果你希望你的算法无条件地成功，你总是想要一个像我所展示的循环，你使用弱交换。不同之处在于弱形式可能“虚假地失败”，即返回false，即使存储的值是预期值。（这种放松允许在某些平台上提供更有效的指令。）强形式可能更昂贵但不会虚假失败，并且在您执行“乐观”CAS但不关心它是否成功的情况下它可能很有用。这在某些并发数据结构（例如队列）中很有用，其中线程尽最大努力帮助，但不需要保证成功。

为什么atomic提供compare_exchange_strong？

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