并发编程（七）CAS原理解析

一、引言

　　前面的并发编程学习多次提到的CAS这个原理，也参考了不少CAS的文章，想想还是自己写一篇总结好好理解一下CAS原理吧，作为并发包的基石，CAS原理在提升性能方面是有很大的用处的，很有必要去专门下功夫了解一下。

　　CAS：Compare and Swap，即比较再交换。

　　主要步骤：冲突检测和数据更新。

　　用处：可以实现乐观锁。

　　java在1.5之前都是靠synchronized关键字保证同步，synchronized是悲观锁，保证了无论哪个线程持有共享变量的锁，都会采用独占的方式来访问这些变量。这种情况下：

　　简单的来说就是会存在很多性能问题。

　　核心操作：冲突检测和数据更新。

　　特点：当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有一个线程可以更新变量的值，其他的线程都会失败，失败的线程并不会挂起，而是告知这次竞争中失败了，并可以再次尝试。

　　三个操作数：

　　一句话理解：我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。

　　PS：乐观锁是一种思想，CAS只是这种思想的一种实现方式。、

　　伪代码：

//伪代码，解析CAS过程
do{
    //1、备份旧数据（V）
    //2、把旧值设置为新值（B）
    //3、返回结果【成功返回新值（B），失败则返回旧的值（V）】
}while(/*比较旧值（V）和预期值（A）是否相等*/);

　　图解：

　　场景：t1，t2线程同时更新同一变量100的值

　　解析：

1、因为t1和t2线程都同时去访问同一变量100，所以他们会把主内存的值完全拷贝一份到自己的工作内存空间，所以t1和t2线程的预期值都为100。
2、假设t1在与t2线程竞争中线程t1能去更新变量的值，而其他线程都失败。PS：失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次发起尝试
3、t1线程去更新变量值改为101，然后写到内存中。此时对于t2来说，内存值变为了101，与预期值100不一致，就操作失败了【想改的值不再是原来的值】
4、CAS 操作是基于共享数据不会被修改的假设，采用了类似于数据库的 commit-retry 的模式，当同步冲突出现的机会很少时，这种假设能带来较大的性能提升。