Java并发编程之CAS第一篇-什么是CAS

Java并发编程之CAS第一篇-什么是CAS

通过前面几篇的学习，我们对并发编程两个高频知识点了解了其中的一个—volatitl。从这一篇文章开始，我们将要学习另一个知识点—CAS.本篇是《凯哥并发编程学习》系列之《CAS系列》教程的第一篇：什么是CAS。

本文主要内容：

生活中举例；CAS定义；CAS代码演示。

一：生活中的例子

在电影《智取威虎山》中，杨子荣进入威虎山的时候，土匪说：天王盖地虎，杨子荣对：宝塔镇河妖。类似这样的黑话，几个土匪和杨子荣对过之后，座山雕，三爷才发话：这么说，你是徐旅长的人了。相信电影中这段对黑话，大家都看过。有没有感觉很过瘾呢？那么问题来了，为什么几个人对过黑话之后，就能确定来者身份呢？因为在那个时候，占山为王，各个山头都有老大，但是又要和其他山头交流，不能用明话来说。于是大家就编了一些黑话。根据黑话不同，来确认对方的身份。

这个过程如果站在计算机多线程并发编程角度来理解的话，可以这么来理解。黑话库就是主内存中变量杨子荣和其他土F是不同的线程。，他们之间的黑话就是各自从主内存复制的变量副本。当T匪A(也就是线程A)：天王盖地虎是自己的副本的数据，想要更新为：宝塔镇河妖。当杨子荣回答后，T匪A就拿着，天王盖地虎,宝塔镇河妖，这句话和黑话库(主内存)对比，对比上，则说明杨子荣说的对。允许接下来对话。如果这个不好理解的话，我们在举个例子。

修改登陆密码，这个大家都操作过吧。无论是各个APP还是各地网站都支持修改密码。那么修改密码的三要素是什么大家知道吗：数据库存储的原秘密；用户输入的原秘密；以及将要更新的密码。数据存储的原秘密(主内存)，用户输入的原秘密(线程副本)。当数据库中存储的和用户输入的原密码对比相同的时候，才可以将原密码更新为新密码。否则就不能更新。

从上面两个例子我们可以看到，要想成功，需要三个变量：主内存变量值、线程自己工作区副本值以及要更新的数据值。如果有了上面三个概念，我们就来看看什么是CAS

二：什么是CAS

CAS定义：

CAS：Compare and Swap 三个字母的缩写。

是什么意思呢？Compare：比较 Swap：交换。所以CAS即为：比较并交换的意思。

需要注意：and 是并的意思。在逻辑运算中，并的意思：只有都成立了才可以执行下面操作。

那么在Java并发中为什么会大量的使用到CAS呢？

那是因为CAS是无锁的一种算法。为了解决多线程并行(并发)情况下使用锁的话，性能消耗的一种机制。

CAS操作流程：

CAS操作包含了三个操作数据。分别是：主内存数据值或主内存位置（V）、线程工作区副本更新前的数据值或者是预期值(A)以及要更新成的新值（B）。

操作流程：

线程M在更新的共享变量的时候，会拿着自己工作区变量副本A的值,假设是1，将要更新的值B。假设是2.去更新主内存共享变量V的时候，会先拿着V和A比较。如果V==A的时候，才会将主内存V的值换成B。否则就会重新获取主内存的值，进行自旋操作，知道成功位置。

简单理解：我(线程M，工作区值为A)认为主内存V中的共享变量值是（包含）A，如果 V的值是A，那么就将B替换V。如果不是，就不更新V的值，只要告诉我V的最新值。我自己自旋操作，自己玩。

三：CAS代码演示

我们知道在JUC下，有个原子包，就在atomic包下，我们用来演示CAS代码就用AtomicInteger这个类来演示。代码如下图：

 

问题：

在12和13行，运行后的结果是什么呢？

 

true 运行后。当前i的值为：2020

false 运行后。当前i的值为：2020

为什么会是这样呢？

运行结果分析

我们来分析：

在11行的时候，声明了变量i.并赋值为1(即V)，然后第12行，拿着预期值1(即A),和将要更新的值2020(即B).进行CAS之后，因为1==1也就是V==A。这个中情况下，就会把2020重新赋值给V。所以，第12行输出的就是true和2020；

在第13行假设是线程2来访问。线程2自己工作空间变量副本依然是1，更行值是1024.这个时候进行CAS的时候，因为现在主内存V的值是2020，所以2020 != 1也就是V != A。这个时候，V的值不能被更新，所以第13行输出的是就是false和2020.

在看下面：

 

问题：第14行输出的是什么呢 ？

我们来看看运行结果：

 

为什么呢？大家可以尝试这去分析分析。（PS:提示，看看上文CAS定义和CAS操作流程来分析）。

在下一节中，凯哥(凯哥Java:kaigejava)将和大家唠唠CAS的原理。为什么，如果不加锁的话，volatile不能保证原子性，但是atomic包下的类就可以保证原子性呢？我们从AtomicInteger源码追根溯源吧。

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