[转] 漫画：什么是 CAS 机制？
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示例程序：启动两个线程，每个线程中让静态变量count循环累加100次。
public static Integer count = 0;
@Test
void CASTest() throws InterruptedException {
newThread();
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count);
}
void newThread() {
for (int j = 0; j < 2; j++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < 100; i++) {
count++;
}
}
}).start();
}
}
最终输出的count结果是什么呢？一定会是200吗？
public static Integer count = 0;
@Test
void CASTest() throws InterruptedException {
newThread();
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count);
}
void newThread() {
for (int j = 0; j < 2; j++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < 100; i++) {
synchronized (TwoApplication.class) {
count++;
}
}
}
}).start();
}
}
加了同步锁之后，count自增的操作变成了原子性操作，所以最终的输出一定是count=200，代码实现了线程安全。
为什么这么说呢？关键在于性能问题。
Synchronized关键字会让没有得到锁资源的线程进入BLOCKED状态，而后在争夺到锁资源后恢复为RUNNABLE状态，这个过程中涉及到操作系统用户模式和内核模式的转换，代价比较高。
尽管Java1.6为Synchronized做了优化，增加了从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁的过度，但是在最终转变为重量级锁之后，性能仍然较低。
所谓原子操作类，指的是java.util.concurrent.atomic包下，一系列以Atomic开头的包装类。例如AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong。它们分别用于Boolean，Integer，Long类型的原子性操作。
现在我们尝试在代码中引入AtomicInteger类：
// public static Integer count = 0;
public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
@Test
void CASTest() throws InterruptedException {
newThread();
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(count);
}
void newThread() {
for (int j = 0; j < 2; j++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < 100; i++) {
// synchronized (TwoApplication.class) {
// count++;
// }
count.incrementAndGet();
}
}
}).start();
}
}
使用AtomicInteger之后，最终的输出结果同样可以保证是200。并且在某些情况下，代码的性能会比Synchronized更好。
什么是CAS？
CAS是英文单词Compare And Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。
CAS机制当中使用了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。
这样说或许有些抽象，我们来看一个例子：
1.在内存地址V当中，存储着值为10的变量。
2.此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说，旧的预期值A=10，要修改的新值B=11。
3.在线程1要提交更新之前，另一个线程2抢先一步，把内存地址V中的变量值率先更新成了11。
4.线程1开始提交更新，首先进行A和地址V的实际值比较（Compare），发现A不等于V的实际值，提交失败。
5.线程1重新获取内存地址V的当前值，并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说，A=11，B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋。
6.这一次比较幸运，没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare，发现A和地址V的实际值是相等的。
7.线程1进行SWAP，把地址V的值替换为B，也就是12。
从思想上来说，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么严重，所以让线程不断去尝试更新。
CAS的缺点：
-
CPU开销较大
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。 -
不能保证代码块的原子性
CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用Synchronized了。 -
ABA问题
这是CAS机制最大的问题所在。
什么是ABA问题？怎么解决？我们下一期来详细介绍。
本文转载自公众号：程序员小灰
