深入理解CAS
1. CAS简介
CAS：Compare And Swap，即比较再交换。
它是一条 CPU 并发原语。原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许中断，也就是说CAS是一条原子指令，不会造成所谓的数据不一致的问题。
它的实现借助了一个叫做Unsafe的类。Unsafe类是 Java 中用于直接操作内存数据的一个类（类似于C语言中的指针操作），其中包含很多的本地方法(native)。
2. CAS算法理解
CAS包含三个参数v, E, N，其中V表示要更新的变量，E表示预期值，N表示新值。仅当V = E时，才会设置V的值为N. 如果V和E的值不同，说明已经有了其它线程做了更新，则当前线程什么也不做。最后，CAS会返回当前V的真实值。
CAS操作是抱着乐观的态度进行的，它总是认为自己可以成功的完成操作。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会被挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作。
3. CAS的缺点
3.1 ABA问题
因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新。
如果一个值原来是A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化。但是实际上却变化了。
解决方案：
- 使用版本号机制，如手动增加版本号字段。
- Java 1.5开始，JDK的
Atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法的作用是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且检查当前的标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该应用和该标志的值设置为给定的更新值。
3.2 循环时间长开销大
自旋CAS如果长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。
解决方案：
- 破坏掉for死循环，当超过一定时间或者一定次数时，return退出。
3.3 只能保证一个共享变量的原子操作
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性。
解决方案：
- 用锁
- 把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如，有两个共享变量
i=2,j=a,合并一下ji=2a,然后用CAS来操作ij。 - 封装成对象。注：从Java 1.5开始，JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之前的原子性，可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。
4. 参考资料
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深入理解CAS算法原理
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《实战Java高并发程序设计》
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