CAS原理

什麼是CAS

•處理併發問題•我認爲V的值應該是A，若是是的話我就把它修改爲B，若是不是A，那麼說明A被人修改過了，那我就不修改了，避免多人同時修改形成錯誤，• CAS有3個操做數，內存值V，預期值A，要修改的值B，當且僅預期值A和內存值V相同時，纔將內存值修改成B，不然什麼都不作，最後返回如今的V值CAS算法理解

（1）與鎖索引，使用比較交換（至少簡稱CAS）看上去程序看起來更加複雜一些。但因爲其非附加性，它對死鎖問題天生免疫，而且，線程間的相互影響也遠遠超過比基於鎖的方式要小的。更加劇要的是，使用無鎖的方式徹底沒有鎖競爭帶來的系統開銷，也沒有線程間可轉換調度帶來的開銷，所以，它要比基於鎖的方式擁有更優越的性能。

（2）無鎖的好處：

第一，在高併發的狀況下，它比有鎖的程序擁有更好的性能；第二，它天生就是死鎖免疫的。

就具有這兩個優點，就值得咱們冒險嘗試使用無鎖的併發。

（3）CAS算法的過程是這樣：它包含三個參數CAS（V，E，N）：V表示要更新的變量，E表示預期值，N表示新值。僅當V值等於E值時，纔會將V的值設爲N，若是V值和E值不一樣，則說明已經有其餘線程構成更新，則當前線程什麼都不作。最後，CAS返回當前V的真實值。

（4）CAS操做是正確樂觀的態度進行的，它老是認爲本身能夠成功完成操做。當多個線程同時使用CAS操做一個變量時，只有一個會勝出，併成功更新，其他均會失敗。失敗的線程不會被掛起，僅是被告知失敗，而且容許再次嘗試，固然也容許失敗的線程放棄操做。基於這樣的原理，CAS操做即便沒有鎖，也能夠發現其餘線程對當前線程的干擾，並進行適當的處理。

（5）簡單地說，CAS須要你額外賦予一個指望值，也就是你認爲這個變量如今應該是某種子的。若是變量不是你想象的那樣，那說明它已經被別人修改過了。你就從新讀取，再次嘗試修改就行了。

（6）在硬件層面，大部分的現代處理器都已經支持原子化的CAS指令。在JDK 5.0之後，虛擬機即可以使用這個指令來實現併發操做和併發數據結構，而且，這種操做在虛擬機中能夠說是無處不在。

案例演示

package com.yxzapp.ready;

public class a implements Runnable{
    private volatile int value;


    //CAS 原理 比較並替換
    public  synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue){
        int oldValue =value;
         if(oldValue == expectedValue){
            value = newValue;
         }
         return value;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        a a = new a();
        a.value = 0;
        Thread t1 =new Thread(a);
        Thread t2 =new Thread(a);
        t1.start();
        t2.start();

        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(a.value);
    }

    @Override
    public void run() {
        compareAndSwap(0,1);
    }
}

小彩蛋 debug 模式選擇線程

應用場景

•樂觀鎖•原子類•併發容器

在Java中原子類如何利用CAS實現原子操做的呢

•AtomicIInteger 加載 Unsafe 工具，用來直接操做內存數據

•Unsafe 底層的操做

•用 Volalatile 修飾value字段，保證可見性••getAddAddInt 方法分析 這也是CAS的底層實現•

缺點

CAS存在一個很明顯的問題，即ABA問題。

問題：若是變量V初次讀取的時候是A，而且在準備賦值的時候檢查到它仍然是A，那能說明它的值沒有被其餘線程修改過了嗎？

若是在這段期間曾經被改爲B，而後又改回A，那CAS操做就會誤認爲它歷來沒有被修改過。針對這種狀況，java併發包中提供了一個帶有標記的原子引用類AtomicStampedReference，它能夠經過控制變量值的版原本保證CAS的正確性。也能夠因此版本號，時間戳解決