CAS无锁机制

Java内存模式：JMM

　　在内存模型当中定义一个主内存，所有声明的实例变量都存在于主内存当中，主内存的数据会共享给所有线程，每一个线程有一个块工作内存，工作内存当中主内存数据的副本当更新数据时，会将工作内存中的数据同步到主内存当中；

 

 

 

什么是CAS

　　CAS：Compare and Swap，即比较交换；

　　jdk1.5增加了并发包java.util.concurrent.*，其下面的类使用CAS算法实现了区别于synchronized同步锁的一种乐观锁。jdk1.5之前java语言是靠synchronized关键字保证同步的，这是一种独占锁，也是悲观锁；

CAS算法理解

　　1、与锁相比，使用比较交换会使程序看起来更加复杂一些。但由于其非阻塞性，它对死锁问题天生免疫，并且，线程间的相互影响也远远比基于锁的方式要小；更为重要的是，使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销，也没有线程间频繁调度带来的开销；因此，它要比基于锁的方式拥有更优越的性能；

　　2、无锁的好处：

　　　　在高并发情况下，它比有锁的程序拥有更好的性能；

　　　　它天生就是死锁免疫的；

　　3、CAS算法的过程：

　　　　它包含三个参数CAS(V,E,N)：V表示更新的变量，E表示预期值，N表示新值；　　　　

　　　　　　a.线程访问时，先会将主内存中的数据同步到线程的工作内存当中
　　　　　　b.假设线程A和线程B都有对数据进行更改，那么假如线程A先获取到执行权限
　　　　　　c.线程A先会对比工作内存当中的数据和主内存当中的数据是否一致，如果一致（V==E）则进行更新，不一致则刷新数据，重新循环判断
　　　　　　d,这时更新完毕后，线程B也要进行数据更新，主内存数据和工作内存数据做对比，如果一致则进行更新，不一致则将主内存数据重新更新到工作内存，然后循环再次对比两个内存中的数据直到一致为止

 

 

　　4、CAS操作是抱着乐观的态度进行的，它总是认为自己可以成功完成操作；当多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败；失败的线程不会被挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作；基于这样的原理，CAS操作即使没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰，并进行恰当的处理；

　　5、简单的说，CAS需要你额外给出一个期望值，也就是你认为这个变量现在应该是什么样子的；如果变量不是你想象的那样，那说明它已经被别人修改过了；你就要重新读取，再次尝试修改就好了；

　　6、在硬件层面，大部分的现代处理器都已经支持原子性的CAS指令；在jdk1.5以后，虚拟机便可以使用这个指令来实现并发操作和并发数据结构，并且，这种操作在虚拟机中可以说是无处不在；

CAS缺点

　　CAS存在一个很明显的问题，即ABA问题；

　　问题：如果变量V初次读取的时候是A，并且在准备赋值的时候检查到它任然是A，那能说明它的值没有被其他线程修改过了吗？

　　如果在这段时间曾经被改成B，然后有改回A，那CAS操作就会误任务它从来没有被修改过。正对这种情况，java并发包提供了一个带有标记的原子应用类AtomicStampedRefernce，它可以通过变量值的版本来保证CAS的正确性；

原子类

　　java.util.concurrent.atomic包：原子类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程
　　原子变量类相当于一种泛化的 volatile 变量，能够支持原子的和有条件的读-改-写操作。AtomicInteger 表示一个int类型的值，并提供了 get 和 set 方法，这些 Volatile 类型的int变量在读取和写入上有着相同的内存语义。它还提供了一个原子的 compareAndSet 方法（如果该方法成功执行，那么将实现与读取/写入一个 volatile 变量相同的内存效果），以及原子的添加、递增和递减等方法。AtomicInteger 表面上非常像一个扩展的 Counter 类，但在发生竞争的情况下能提供更高的可伸缩性，因为它直接利用了硬件对并发的支持。
java中的原子类大致可以分为四个类：

　　原子更新基本类型；
　　原子更新数组类型；
　　原子更新引用类型；
　　原子更新属性类型；
　　这些原子类中都是用了无锁的概念，有的地方直接使用CAS操作的线程安全的类型；

public class AtomicTest {
    //定义一个原子类对象
    private AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger();
    public void getCount(){
        //+1再返回
        System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());
    }

    public static void main(String[] args) {
        AtomicTest test=new AtomicTest();
        for (int i = 1; i <=2; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 1; j <=100; j++) {
                    test.getCount();
                }
            }).start();
        }
    }
}

控制台效果