CAS(compare and swap)

一、背景

为什么要有 CAS，它解决了什么问题？

1. 解决锁机制的性能问题
2. 用于无锁并发编程

无锁表现在： CAS 通过硬件指令（如 CPU 的 cmpxchg）直接实现原子操作，线程不会阻塞，而是通过不断重试（自旋）直到成功。

避免死锁，因为根本没有锁。

二、和传统锁的对比

一个例子i++

• 非原子操作

  int i = 0;
  i++; // 线程不安全
  

• 传统锁方案

  synchronized(lock) {
     i++; // 通过锁保证原子性，性能较低
  }
  

• CAS 方案

  AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
  int res = atomicInteger.incrementAndGet(); // 内部使用 CAS 保证原子性
  

三、实际的使用

四、存在的问题

（一）ABA 问题

如果值的变化过程如下所示

1. A -> B
2. B -> A

CAS 检查时发现没有变，因为起始和结束时值没有发生变化，就去更新，但是在上面两步过程中值其实已经发生了变化。

解决方案： 添加版本号或时间戳的校验

（二）开销问题

长时间自旋不成功，有开销问题。

（三）只能保证一个共享变量的原子问题

那么如何保证多个共享变量的原子问题？ todo Java 从 1.5 开始 JDK 提供了 AtomicReference 类来保证引用对象之间的原子性，可以把多个变量放在一个对象里来进行 CAS 操作。