Java多线程如何理解CAS：Compare and Set 准则，一文详解！

compareAndSet 的作用是什么？

compareAndSet(expect, update)：

如果当前值等于 expect，就把它改成 update，返回 true

否则不改，返回 false

这是 CAS（Compare and Swap）思想的核心。

总结

AtomicInteger 用 CAS 代替锁实现线程安全。

CAS = 比较 + 交换：如果没被别人改过就更新，否则重试。

优点：无锁，性能高（适合高并发）。

缺点：可能自旋多次，导致 CPU 占用高。

疑惑的源代码如下

public int incrementAndGet(AtomicInteger var) {
    int prev, next;
    do {
        prev = var.get();
        next = prev + 1;
    } while ( ! var.compareAndSet(prev, next));
    return next;
}

incrementAndGet() 与 CAS 执行过程详解

我们可以用一个具体的场景，带有多线程干扰的过程，一步一步演示 incrementAndGet() 是如何通过 CAS（Compare-And-Set） 确保线程安全的。

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✅ 前提

AtomicInteger var = new AtomicInteger(5);

• 初始值 = 5。

• 当前线程执行 incrementAndGet(var)，同时假设 可能有其他线程修改这个值。

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✅ 逐步执行过程

Step 1：第一次尝试

prev = var.get();    // prev = 5
next = prev + 1;     // next = 6

此时 prev = 5，next = 6。
线程尝试更新：

var.compareAndSet(5, 6)

• 如果成功 → 说明值还没被改过，更新为 6。
• 如果失败 → 说明值被其他线程改了，需要重试。

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假设此时另一个线程修改了值

• 其他线程把 var 改成 10。

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Step 2：compareAndSet 失败

• compareAndSet(5, 6) 比较当前值和 prev：
  • 当前值 = 10，prev = 5 → 不相等 → CAS 失败。
• 进入 while 重新循环。

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Step 3：第二次尝试

prev = var.get();    // prev = 10（重新读取当前值）
next = prev + 1;     // next = 11

尝试更新：

var.compareAndSet(10, 11)

• 当前值 = 10，prev = 10 → 相等 → 更新成功。

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Step 4：返回结果

• 更新完成，next = 11，返回 11。

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✅ 为什么这样做？

• 即使中间有并发修改，这个循环会一直重试，直到 compareAndSet 成功。
• 保证线程安全而且无锁（lock-free）。

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✅ 完整执行示例

假设：

• 初始值：5
• 线程 A 调用 incrementAndGet()
• 线程 B 把值改成 10

执行顺序：

A: prev=5, next=6
B: var=10
A: CAS(5,6) 失败
A: prev=10, next=11
A: CAS(10,11) 成功 → 返回11