浅谈CAS

前言：前文讨论了volatile保证工作内存和主内存之间的数据一致性问题（可见性），但是运算的原子性没有保证，那么使用CAS就可以用来解决这个原子性运算问题。

　　CAS，即Compare And Swap，是一种典型乐观锁的实现。来自大佬的定义：CAS需要有3个操作数：内存地址V，旧的预期值A，即将要更新的目标值B。CAS指令执行时，当且仅当内存地址V的值与预期值A相等时，将内存地址V的值修改为B，否则就什么都不做。整个比较并替换的操作是一个原子操作。Java中有自带的原子类数据类型，例如AtomicInteger，调用unsafe包实现  

public class CASDemo {   

      public static AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);

    private static final int THREADS_COUNT = 20;

    private static void inCrease() {
        i.incrementAndGet();
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(THREADS_COUNT);
        for (int j = 0; j < THREADS_COUNT; j++) {
            threads[j] = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int k = 0; k < 10000; k++) {
                        inCrease();
                    }
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
            threads[j].start();
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println(i);
    }
}

此时输出结果为200000，为线程安全。

　　unsafe的cas操作在实现上也是在汇编层面lock加锁，所以同时具备volatile的性质：可见性和禁止指令重排序。

　　CAS也有它的问题，一个是循环开销问题，CAS经常和循环一起使用，执行失败就会重试，如果一个变量的并发操作量很大的时候，这时循环执行就有大量失败和重试次数，造成过大的Cpu开销。

　　二是ABA问题，CAS只是关心Value和ExpectedValue是否相等，相等则继续执行，那么如果执行期间这个变量被其他线程使用过，但是结果不变，这时就CAS就会误认为该值没有变化过。Java引入了“AtomicStampedReference”，通过同时比较Value的值和版本控制解决了这个问题，MySQL的MVCC（多版本并发控制）也是采取了类似的设计思想。