cas机制学习[已迁移]

转自：https://www.jianjunwen.com/article/71

1.介绍

CAS是英文单词Compare and Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。

CAS机制中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。

更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。

当V！=A时说明有其他线程抢先修改，会放弃当前操作，之后再重新查询V，重新尝试的过程被称为自旋（Spin）。

//上述链接中有非常清晰的例子和图，有助于理解。

2.缺点

2.1 CPU开销过大

在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。（应该是自旋尝试的过程仍然占用cpu时间。）

2.2 不能保证代码块的原子性

https://segmentfault.com/a/1190000016611415

当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁，或者有一个取巧的办法，就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如有两个共享变量i ＝ 2,j = a，合并一下ij = 2a，然后用CAS来操作ij。

2.3 ABA问题

第一个链接中提供了带图的例子，非常容易理解。

简单来说，就是有三个线程，编号为1、2、3，1和2同时查询获取当前值为A，都要修改为B，3查询值为B，要修改为A，执行顺序如下：

• 1操作成功了，将A修改为B，但2阻塞住了；
• 此时3查询值为B，成功将B修改为A；
• 2能运行了，查询当前值为A符合条件，修改为B。

假设1和2是由硬件问题导致的错误重复的取钱操作，那么1和2会被执行两次，会出现不一致的问题。

解决办法：

添加版本号。

真正要做到严谨的CAS机制，在compare阶段不仅要比较期望值A和地址V中的实际值，还要比较变量的版本号是否一致。

那么当1和2在查询时，获取到A值和版本号1，当1修改完后，值为B，版本号为2，当3修改完后值为A，但版本号为3，在2开始执行时判断值虽然一致，但版本号不一致，所以更新失败。