多线程中的原子性问题及CAS

线程中的原子性：

所谓原子性，就是一系列操作，要么全部执行，要么全部不执行，不会存在只执行一部分的情况，举个例子，对于i++这个操作，那么这个自增的操作完整步骤分三步，读i的值----改i的值---写回i的值；如果不对i进行加锁，在执行这三步的时候，比如说改i的值的的时候，线程被打断了，那么就会出现预期结果不一致的问题，比如说在这个i++的操作中，读这一步的操作读到了i的值为1，然后在改之前，线程中断，i的值被其他线程改成了0，那此时，线程恢复，对i自增，把值改成2，写回的i的值为2，这就不合理，因为i的值被改成0了，对0自增一次却变成了2。

CAS操作

上面提到的原子性问题，在多线程环境下影响很大，虽然给变量加上volatile可以解决共享变量的读问题-----即内存可见性问题。（加了volatile的变量每次读值都会直接从主存读值，而不从自己的线程本地读值），就是说读--改---写这个步骤中，volatile可以解决读的问题，但是改和写这两个步骤的原子性还是无法保证，步骤整体的原子性依旧无法保证，还是存在在写或者改的时候被打断的情况。

所以为解决这个问题，就出现了CAS，CAS的全称是compare and swap，CAS操作的整个步骤就是，拿到自己读取的值和内存的值比较，如果这两个值相同就说明没被其他线程改过，进行更新操作。如果不同就什么都不做，继续从内存中读取值，比较值，直到更新成功为止。这样的一个循环的过程。有点类似与乐观锁，示意图如下

ABA问题

但是CAS操作也会面临一个问题，就是ABA问题，ABA问题：有一个变量值为0，A线程拿到的值为0，然后要把他修改成1，然后改的过程中，其他线程B拿到这个变量值0.然后改成了2，最后又改回了0，或者有一个C线程把他改成了0，，虽然值为一样都为0，但是这个0已经不是原来的0了，这就是ABA问题。

举个形象的例子就是，你女朋友跟你分手了，然后跟别人在一起，最后又跟你复合了。然后你们俩最后还是和之前一样在一起。但是感情已经不是原来的感情了。总结ABA问题就是： == 其他线程修改数次的最后值和原值相同 ==

那么一般如何解决ABA问题，一般可以读值的时候带一个版本号，更新之前比较版本号，版本号一致则说明是同一个值，更新完毕之后，版本号+1。也是和乐观锁很像

CAS如何解决原子性问题

那么cas是怎么保证一致性的，会不会出现这种情况，在线程进行值修改的那个过程中，在执行修改指令的前一条指令执行之前。执行权被剥夺，值被其他的线程变了？

CAS 底层的汇编实现 lock cmpxchg 指令 这个指令在对一块区域的值进行修改的时候，其他的线程和cpu不许打断这个指令，cas的一致性就是基于这条命令。lock指令非常重要，后面的synchronized都是基于这个lock指令，确保在执行lock指令的时候，直接锁住总线，不允许任何线程打断这个指令