CAS個人理解

以下主要以AtomicInteger類中的方法描述CAS。

1、CAS是什麼

1）CAS即比較並交換，功能就是判斷內存某個位置是否爲預期值，如果是則更改爲新值，這個過程是原子的。簡單說CAS有3個操作數，內存值V，舊的預期值A，需要修改的更新值B，當且僅當預期值A和內存值V相同時，將內存值V修改爲B，否則什麼都不做。
2）AtomicInteger裏面的compareAndSet，getAndIncrement等底層也是CAS。

2、CAS底層

簡單說就是兩個：UnSafe、自旋鎖。
1）UnSafe
是CAS的核心類，UnSafe提供幾乎都是native方法，Java無法直接訪問底層系統，需要通過本地（native）方法來訪問，CAS操作涉及到硬件操作，所以就需要UnSafe類中的方法。
以getAndIncrement方法爲例

public final int getAndIncrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

• this表示當前對象
• 變量valueOffset，表示該變量在內存中的偏移地址，UnSafe根據內存偏移地址獲取數據。

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public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

    return var5;
}

• var1：AtomicInteger對象本身
• var2：該對象值的引用地址
• var4：需要變動的數量
• var5：使用過var1、var2找出的主內存中真實的值

用當前對象的值與var5比較，如果相同，更新var5 + var4並且返回ture，如果不同，繼續while循環，繼續取值然後在再比較，直到更新完成。

3、CAS缺點

1）循環時間長開銷很大，底層是do while循環，自旋。
2）只能保證一個共享變量的原子操作，當多個共享變量操作時，循環CAS就無法保證操作的原子性，這個時候可以用鎖來保證原子性。
3）ABA問題
比如說一個線程one從內存位置V取出A，這個時候另一個線程two也從內存中取出A，並且進行了一些操作將值變成了B，然後線程two又將位置的數據變成A，這時候線程one進行CAS操作發現內存中仍然是A，然後線程操作成功。儘管線程A操作成功，但是不代表這個過程是沒有問題的。
可用時間戳或者版本解決，例如JUC裏面的AtomicStampedReference