CAS--CompareAndSwap原理

1.CAS（Compare-and-Swap），即比较并替换，是一种实现并发算法时常用到的技术，Java并发包中的很多类都使用了CAS技术。

CAS需要有3个操作数：内存地址V，旧的预期值A，即将要更新的目标值B。

CAS指令执行时，当且仅当内存地址V的值与预期值A相等时，将内存地址V的值修改为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。

2.举个例子：

public class CompareAndSwap {
    private static AtomicInteger a=new AtomicInteger(0);
    private static void increase(){
        a.getAndIncrement();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread[] threads=new Thread[10];
        for (Thread thread : threads) {
            thread=new Thread(new Runnable(){

                @Override
                public void run() {
                    for(int i=0;i<100;i++){
                        increase();
                    }
                }
                
            });
            thread.start();
        }
        while(Thread.activeCount()>1){
            Thread.yield();
            System.out.println(a);
        }
    }
}

我们可以发现，getAndIncrement方法调用getAndAddInt方法，最后调用的是compareAndSwapInt方法。
Atomic修饰的类可以保证变量的原子性，可以实现同步。

3.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。

循环时间长开销很大。
只能保证一个共享变量的原子操作。
ABA问题。

循环时间长开销很大：
我们可以看到getAndAddInt方法执行时，如果CAS失败，会一直进行尝试。如果CAS长时间一直不成功，可能会给CPU带来很大的开销。

 

只能保证一个共享变量的原子操作：
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁来保证原子性。

 

什么是ABA问题？ABA问题怎么解决？
如果内存地址V初次读取的值是A，并且在准备赋值的时候检查到它的值仍然为A，那我们就能说它的值没有被其他线程改变过了吗？

如果在这段期间它的值曾经被改成了B，后来又被改回为A，那CAS操作就会误认为它从来没有被改变过。这个漏洞称为CAS操作的“ABA”问题。Java并发包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类“AtomicStampedReference”，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。因此，在使用CAS前要考虑清楚“ABA”问题是否会影响程序并发的正确性，如果需要解决ABA问题，改用传统的互斥同步可能会比原子类更高效。
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原文：https://blog.csdn.net/v123411739/article/details/79561458