\'Compare And Swap\' 和 \'Compare And Set\' 操作有什么区别？答案

【问题标题】：What is the difference between the 'Compare And Swap' and 'Compare And Set' operations?\'Compare And Swap\' 和 \'Compare And Set\' 操作有什么区别？
【发布时间】：2022-09-25 03:43:54
【问题描述】：

我试图理解“比较和交换”操作，简称为 CAS。我发现它有一个名为“比较和设置”的变体。它们的工作方式相同，但回报不同。 \'Compare And Swap\' 返回一个值，但 \'Compare And Set\' 返回一个布尔值。

我的问题是他们是否在低级别使用相同的比较和交换（CMPXCHG for x86）指令。它们都是由 Java 中的原子类实现的吗？

使用比较和交换很容易模拟比较和设置，但反之则不然。怀疑Java为了可移植性而省略了比较和交换，但它是用x86上的CMPXCHG实现的（这是最明显的方法）。
BTS 是 x86 上的测试和设置指令，但它仅适用于位。它确实适用于原子功能的 LOCK 前缀。

标签： java algorithm assembly compare-and-swap

【解决方案1】：

是的，它是一个包装器，它公开了 x86 lock cmpxchg 或其他 ISA 上的等效 compare-and-swap 指令/序列的功能。但是 Java 的旧的compareAndSet API 只返回布尔成功，而不是失败的旧值，所以有些事情它不能完全做到。

最近的一个问题，Java 8 impl on Compare And Exchange (Not Compare and Set!)是关于在 Java compareAndSet 方面模拟 Java17 compareAndExchange（返回旧值） - 它不能精确地完成。您可以在交换时间附近加载一个值，但即使您的 CAS 失败，它也可能最终与您的 CAS 的“预期”arg 相同。但是，如果您将布尔值和读取的值分开保存，那么对于大多数算法来说都可以。

对于您确实想要旧值的情况，这种情况就像GNU C's old __sync_bool_compare_and_swap 与__sync_val_...。后者更强大：你能够通过自己比较返回值从val 版本中获取成功/失败。因此，Java 仅提供从 Java 8 到 Java 17 中功能较弱的一种，这有点令人失望，尽管它是许多算法更可能使用的一种。

（GNU C 后来添加了 __atomic 内置函数，它与 compare_exchange_weak 的 C++11 API 匹配，带有 bool 返回值和第一个 arg 引用，在 CAS 失败时更新。所以你得到一个或两个，取决于你的输出麻烦实际使用。）

还有相关的：

compareandexchange() vs compareandset() of Atomic-Integer 解释了它们非常相似，仅在返回值上有所不同。
How does "Compare And Set" in AtomicInteger works

【讨论】：