CAS详解

CAS（Compare And Swap）#

• 一种无锁（lock-free）算法
• 是一种乐观锁
• 是实现自旋锁的手段
• 理论上认为从内存直接取值然后修改是顺序队列的

思想#

• 使用一个原子操作。首先确定内存原值与预期原值是否相同，如果相同，然后立刻将内存原值改为新值
• 类似于修改密码：输入旧密码与新密码同时提交，如果旧密码验证通过，就将密码修改为新密码

三个操作参数#

• Volatile : 内存原值V（它的值是我们想要去更新的）

• Expect：预期原值E（上一次从内存中读取的值）

• Update：新值U（应该写入的新值）

操作过程#

• 将内存位置V的值与E比较（compare）。
• 如果相等，则说明没有其它线程来修改过这个值，所以把内存V的的值更新成U（swap）
• 如果不相等，说明V上的值被修改过了，不更新，而是返回当前V的值，再重新执行一次任务再继续这个过程
• 当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，其中一个线程会成功更新变量的值，剩下的会失败。失败的线程可以重试或者什么也不做。

代码#

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
    // See below for intrinsics setup to support this
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

优点#

• 轻量锁机制，减少CPU切换带来的性能开销。

缺点#

• 循环需要消耗cpu的计算开销。
• 只能保证一个共享变量的原子操作。

问题#

• 对于ABA问题，在>=JDK1.5的AtomicStampedReference可以解决这个问题

参考#

https://wiwiki.kfd.me/wiki/比较并交换

https://segmentfault.com/a/1190000015239603
https://www.jianshu.com/p/450925729f72
https://juejin.im/post/6844904086920249357