什么是CAS（Compare and Swap）？

定义

• CAS（Compare and Swap）是一种并发编程中常用的原子操作，用于解决多线程环境下的数据竞争问题。
• 它是乐观锁算法的一种实现方式。

CAS操作包含三个参数：

• 内存地址V、
• 旧的预期值A和
• 新的值B。

CAS的执行

CAS的执行过程如下：

1. 比较（Compare）：将内存地址V中的值与预期值A进行比较。
2. 判断（Judgment）：如果相等，则说明当前值和预期值相等，表示没有发生其他线程的修改。
3. 交换（Swap）：使用新的值B来更新内存地址V中的值。

• CAS操作是一个原子操作，意味着在执行过程中不会被其他线程中断，保证了线程安全性。
• 如果CAS操作失败（即当前值与预期值不相等），通常会进行重试，直到CAS操作成功为止。

适用范围

• CAS操作适用于精细粒度的并发控制，
• 可以避免使用传统的加锁机制带来的性能开销和线程阻塞。

然而，CAS操作也存在一些限制和注意事项：

ABA问题：

CAS操作无法感知到对象值从A变为B又变回A的情况，可能会导致数据不一致。

为了解决ABA问题，可以引入版本号或标记位等机制。

自旋开销：

• 当CAS操作失败时，需要不断地进行重试，会占用CPU资源。
• 如果重试次数过多或者线程争用激烈，可能会引起性能问题。

并发性限制：

• 如果多个线程同时对同一内存地址进行CAS操作，只有一个线程的CAS操作会成功，
• 其他线程需要重试或放弃操作。

在Java中，提供了相关的CAS操作支持，如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等类，可以实现基于CAS操作的线程安全操作。