CAS 底层 CPU 指令：cmpxchg

一、Java 层的 CAS

U.compareAndSwapInt(o, offset, expect, update);

二、JVM 层

JVM 把它编译成 CPU 指令。x86 上是 lock cmpxchg：

lock cmpxchg [addr], new_value

语义

如果 EAX == [addr]:
    ZF = 1
    [addr] = new_value
否则:
    ZF = 0
    EAX = [addr]

EAX 是默认寄存器，存期望值。

三、lock 前缀

lock 前缀保证： 1. 原子性：整个指令执行期间锁缓存行（MESI）。 2. 内存屏障：禁止重排。 3. 写回内存。

四、为什么 CAS 是原子的

• cmpxchg 本身是一条指令。
• lock 前缀锁缓存行，其他核不能同时改。
• 硬件保证读-比较-写一气呵成。

五、其他架构

• x86：lock cmpxchg
• ARM：ldrex / strex（Load Exclusive / Store Exclusive）
• RISC-V：lr.d / sc.d

原理一样：独占加载 + 条件存储。

六、自旋

JVM 的 getAndAddInt 是 do-while 自旋：

do {
    v = getIntVolatile(o, offset);
} while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));

CAS 失败说明被别的线程改了，重新读再试。

总结

CAS = CPU 一条原子指令 + Java 层自旋重试。不是"无锁"，是"用户态无锁"，底层还是硬件锁（缓存行锁）。