本文會從java的源碼對CAS算法進行分析，分析出CAS底層實現和併發包的原子類操作用CAS而不用synchronized,此外還會分析CAS的缺點和ABA問題的解決方案，希望能夠對大家有所幫助
1.什麼是CAS
CAS 全稱是 compare and swap，是一種用於在多線程環境下實現同步功能的機制。CAS 操作包含三個操作數 -- 內存位置、預期數值和新值。CAS 的實現邏輯是將內存位置處的數值與預期數值想比較，若相等，則將內存位置處的值替換爲新值。若不相等，則不做任何操作。（更深層次的理解需要依靠彙編進行解釋）
2.通過一個多線程累加一個變量案例來引入CAS
/**
* 對一個變量進行累加
*/
public class CASDemo {
public void add(){
nummber++;
}
public void atomicAdd(){
atomicInteger.getAndIncrement();
}
public static void main(String[] args) {
ShareData shareData = new ShareData();
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
shareData.add();
shareData.atomicAdd();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
while (Thread.activeCount()>2){
Thread.yield(); //會使這個線程由正在運行的running狀態轉變爲等待cpu時間片的runable狀態。
}
System.out.println(shareData.nummber); //結果小於等於20000
System.out.println(shareData.atomicInteger.get()); //結果的每次都等於20000
}
}
class ShareData{
volatile int nummber =0;
public void add(){
nummber++;
}
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
public void atomicAdd(){
atomicInteger.getAndIncrement();
}
}
通過這個案例，我們能夠發現，對於一個int型的number就行++操作是線程不安全的，想詳細瞭解，請看我的volatile 這篇文章鏈接如下：https://blog.csdn.net/oldshaui/article/details/89342858 ,但是使用JUC下面的AtomicInteger這個類就不會有問題，下面我們來看下AtomicInteger類的底層實現
我們來主要分析下getAndAddInt這個方法（白話分析）：首先會執行do裏面的數據，根據當前對象和內存地址，取到主存裏面的值，進入while循環，裏面的compareAndSwapInt是一個Native方法，由C++編寫的，利用JNI調用的，這個就是CAS算法的核心，大致可以理解爲，根據當前對象和內存地址，拿到主存的值，和當前線程的存儲的值進行比較，如果一樣，就進行更新，返回true，取反爲false，跳出while循環，否則爲false，取反爲true，一直在while循環等待
爲什麼atomicInteger底層用CAS，而不用synchronize
CAS算法沒有加鎖，也可以保證線程安全，可以保證併發，synchronize只能保證線程安全，不能保證併發，加鎖就會讓程序串行化
CAS的缺點：
- 循環時間太長，我們看CAS的底層源碼可以發現，程序可能一直都在while循環裏面循環，知道等到主存的值和工作內存中的值一樣，纔可以跳出循環
- 只能保證一個共享變量的原子操作
- 引發ABA問題
什麼是ABA問題
白話解釋：我們已經理解了CAS算法，比如有兩個線程A,B,線程B執行的速度非常快，線程B把初始值100改爲101，又把101改爲100，如果此時線程A進行更新時，就會發現，他的本地緩存值和主存的值一樣，他就會認爲這個值沒有被改變過，這個過程就是ABA問題，我們可以發現這過程中存在些貓膩
ABA的解決方案：利用類似數據庫樂觀鎖的機制，把每次更新操作都對應一個版本號，線程A去更新的時候，不光要判斷當前線程的緩存值和主存的值是否一樣，還要判斷他拿到的版本號是否一致，AtomicStampedReference可以用來解決這個問題
