Java中CAS的高级用法

在Java中，CAS（Compare And Swap）的高级用法通常涉及对底层内存操作的精细控制、性能优化以及复杂并发场景的解决方案。

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一、无锁数据结构的实现

通过CAS实现无锁队列、栈等数据结构，避免锁竞争带来的性能损耗。

核心原理：利用CAS原子性保证节点插入/删除的线程安全。

示例代码（无锁栈）：

public class LockFreeStack<T> {private static class Node<T> {final T item;volatile Node<T> next;Node(T item) { this.item = item; }}private volatile Node<T> top;public void push(T item) {Node<T> newNode = new Node<>(item);while (true) {Node<T> oldTop = top;newNode.next = oldTop;if (compareAndSet(top, oldTop, newNode)) break; // CAS更新栈顶}}private boolean compareAndSet(Node<T> expect, Node<T> update) {// 通过Unsafe或VarHandle实现CASreturn UNSAFE.compareAndSwapObject(this, topOffset, expect, update);}
}

特点：

• 高吞吐量（无线程阻塞）

• 适用于高并发场景（如实时交易系统）

二、内存屏障与可见性控制

通过CAS操作结合内存屏障（Memory Barrier），精确控制指令重排序和变量可见性。

应用场景：

• 实现自定义内存模型（如Disruptor框架）

• 优化缓存一致性协议（如MESI协议）

  代码示例（显式内存屏障）：

public class MemoryBarrierDemo {private volatile int value;private static final VarHandle VALUE_HANDLE;static {try