CAS简介

概念

CAS（Compare And Swap 比较并交换），是 乐观锁 的一种典型实现机制。

 

乐观锁主要的两个步骤：冲突检测、数据更新。

当多个线程尝试使用CAS同时更新通过一个变量的时候，只有一个线程可以更新变量的值，其他线程都会失败，失败的线程不会被挂起，而是告知失败并可以再次尝试。

 

CAS操作包括3个操作数：需要读写的内存位置（V）、预期原值（A）、新值（B）。

如果内存位置与预期原值的A匹配，那么内存位置会更新为新值B；

如果内存位置与预期原值的值不匹配，那么处理器不会做任何操作；

无论何种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值。

 

缺陷

1.ABA问题

现有一个单向链表实现的堆栈，栈顶为A，A.next为B

 

 

 线程one希望通过CAS将栈顶A替换为B：head.compareAndSet(A, B); 执行此命令前，线程two介入，将A，B出栈，然后push D、C、A，此时栈结构如下：

 

 

 对象B此时处于游离状态，轮到线程one执行CAS操作，检测发现栈顶仍为A，所以CAS成功，栈顶变成B，但是实际上B.next 是null，所以这时的情况为：

　　 

 

解决方法：而B成为了只有1个元素的堆栈，C和D组成的链表就不再存在于此堆栈中，也就是被丢掉了。

jdk 1.5开始atomic包提供了类AtomicStampedReference来解决ABA问题。

AtomicStampedReference的compareAndSet方法首先就检测当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子的方式将该引用和该标志的值设置给指定的更新值。

 

2.循环时间长开销大

自旋CAS（不成功，就一直循环执行，直至成功）如果长时间不成功，会给CPU带来极大的开销。

 

3.只能保证一个共享变量的原子操作

当只对1个变量执行操作时，可以使用循环CAS的方式保证原子操作，但是多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性。

解决方法可以使用锁，但也有一个取巧的方法，就是多个共享变量合并成1个共享变量操作。