java的CAS原理

what：

　　CAS的全称是Compare and Swap，即比较并交换。比较的是当前内存中存储的值与预期原值，交换的是新值与内存中的值。这个操作是硬件层面的指令，因此能够保证原子性。Java通过JNI（本地方法调用）来使用这个原子操作，也是乐观锁最常用的机制。

 

　　CAS操作包含三个操作数——内存位置、预期原值和新值。在执行CAS操作时，先进行Compare操作，即比较内存位置的值与预期原值是否相等，若相等，则执行Swap操作将新值放入该内存位置。若不相等，则不进行Swap操作。demo如下：

 

 　　

　　UnSafe类中的重要方法，都是native的，是调用了底层操作系统的CAS指令，如下：

 

 

where（使用场景）

　　在Java的concurrent包中，有一种通用的实现方式，即CAS配合volatile来实现许多高并发类。

 

 

 

how（缺陷的解决方案）：

　　1、ABA问题：

　　　　value初值为A，线程1读取到预期原值为A，线程2读取到预期原值为A，线程1通过CAS操作将A更新为B，再通过一次CAS操作将值更新为A，此时线程2进行CAS操作，在比较时发现预期原值A与当前内存位置的值A相同，则进行更新，但是此时value已经被更新过了，而不是原来那个A值了，这样会产生线程安全问题。

　　　　现在也有解决方案，在Java API中有一个类为AtomicStampedReference，该类在记录预期原值的同时还会记录标志，在比较时还会比较标志。

 

 

　　2、自旋时间长的情况下会导致很大开销。

　　　　若JVM支持pause指令，则可以解决此问题。pause指令有两个作用，第一是延迟流水线执行指令，使得CPU不会消耗太多执行时间；第二是避免在退出循环时因内存顺序冲突而引起CPU流水线被清空。