CAS机制与自旋锁、 乐观锁与悲观锁

一、CAS机制

  1.CAS（Compare-and-Swap），即比较并替换，java并发包中许多Atomic的类的底层原理都是CAS。

  2.CAS需要有3个操作数：

     1）需要读写的内存值 V

     2）进行比较的预期值 A

     3）拟写入的新值 B。

    CAS指令执行时，当且仅当内存值V与预期值A相等时，将内存值V修改为B，否则就什么都不做。

    整个比较并替换的操作是一个原子操作。

   3.CAS是乐观锁的一种实现方式。

二、CAS的缺点

  CAS虽然很高效的解决了原子操作问题，但是CAS仍然存在三大问题。

  1) CPU开销大。

  2) 不能保证代码块的原子性，只能保证一个共享变量的原子操作。

  3)ABA问题。

三、自旋锁：循环

自旋锁：自旋锁就是让不满足条件的线程循环等待，而不是立即挂起。

通过占用处理器（CPU）的时间来避免线程切换带来的开销。

三、悲观锁和乐观锁

1.悲观锁：总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。

传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。

再比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现就是悲观锁，volatile关键字虽然是synchronized关键字的轻量级实现，但是其无法保证原子性，所以一般也要搭配锁使用。

2.乐观锁：顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。

乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，像数据库提供的类似于write_condition机制，其实都是提供的乐观锁。

在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。

总结：乐观锁和悲观锁的区别在于拿数据的时候是否认为别人会不会修改，乐观锁认为别人不会修改，所以拿数据的时候没有上锁。悲观锁则认为别人会修改，所以直接上锁。