CAS

CAS

CAS(Compare And Swap)，是Java中的一种无锁优化，又被称作自旋锁或者乐观锁，而synchronized和ReentrantLock则是悲观锁的典型代表

乐观锁：总是假设最好的情况，每次拿数据都认为别人不会修改数据，所以不会加锁，但是更新的时候，会判断在此期间有没有人修改过；一般基于版本号机制实现
悲观锁：总是假设最坏的情况，每次拿数据都认为别人会修改数据，所以要加锁，别人只能等待，直到我释放锁之后别人才能拿到锁

原子类

在Java中的各种原子类的递增递减等方法都是使用的CAS机制保证的数据的原子操作，从而保证数据的一致性，最终调用的都是Unsafe类中的方法，这里拿AtomicInteger的incrementAndGet方法来做示例：

//AtomicInteger中的incrementAndGet方法
public final int incrementAndGet() {
    //因为Unsafe类中的getAndAddInt方法返回的都是期望值，也就是当前值，但此时已经内部完成了自增操作，所以这里需要对返回值进行加一后返回
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;   
}

//Unsafe中的getAndAddInt方法
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2); //从共享(堆)内存中获取期望值(当前值)
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));//执行调用JNI方法(CAS)来完成操作，如果失败则循环执行
    return var5;    //返回期望值
}

CAS原理图

CAS原理的伪代码如下所示

CAS(Value,Except,NewValue)
    if Value==Except
        Value=NewValue
    otherwise try again or fail

细心的朋友到这里可能会问，如果在一个线程判断完Value==Expect，但是未完成Value=NewValue时Expect被其他线程修改了怎么办？
这里完全是不用担心的，这是受底层CPU支持的原子操作，一旦执行就不能被其他线程打断，即Value==Expect和Value=NewValue要么同时完成，要么同时失败

ABA问题

CAS是一种乐观锁，在运行过程中假定其他线程不会来修改数据，但在高并发的环境下，难免会遇到数据被修改的情况，如果数据被修改的和原来不一样了，那么没有关系，会被检测到重新获取一次期望值再次执行即可，但是如果数据被多次修改后最终变回原值，这对于一般的CAS就没法检测了，这就是ABA问题，当数据时基本类型时，该问题并无大碍，但如果数据时引用类型时就有可能出问题，该处假定一个场景：期望值为对象A，在其他线程中把期望值设置为B，并修改了B中的值，最后将期望值又设置为对象A，这时就可能会出现问题了
解决方法：可以在期望值对象中增加一个版本号，每当其中的值被修改时，就将版本号加一，在CAS的判断中不止判断期望值的值，而且还要判断期望值的版本号从而规避ABA问题

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