并发编程-CAS - 技术栈

原理

具体解释

CAS伪代码实现

[CAS 的应用场景](#CAS 的应用场景)

[CAS 的优劣点](#CAS 的优劣点)

ABA问题

解决ABA问题的方式

原理

Compare And Swap（比较再交换）：在更新前检查数据是否被修改，若未被修改，则更新，否则自旋重试

具体解释

主存中有一个共享变量，当线程想要去修改这个变量的值的时候，需要先把这个变量的值拷贝到线程的工作内存中，然后进行计算操作，得到一个新的值。然后线程带着旧值和新值再次找到主存中的共享变量。

先比较旧值和现在主存中的共享变量是否相同。

若相同，说明在这期间没有其他线程修改过主存中的共享变量，是线程安全的。因此把新值写入主存的共享变量中。
若不同，说明在这期间有其他线程修改过主存中的共享变量，不是线程安全的。因此此时需要自旋重试
- 自旋：再次取得主存中共享变量的值。回到线程的工作内存进行计算操作得到新值。再次比较旧值和主存中的共享变量的值是否相同。又回到刚刚的逻辑。直至自旋成功。

CAS 伪代码实现

java 复制代码

class AtomicInteger {  //返回自增前的值
    private int value; // 共享变量，在主存中

    public int getAndIncrement() {
        int oldValue = value; // 第一次读取主存中的值到线程工作内存，相当于这就就是"旧值"
        while (CAS(value, oldValue, oldValue + 1) != true) { 
        // 线程带着"旧值"：oldvalue和"新值"oldValue+1，用"旧值"和主存中的共享变量作比较
            oldValue = value; // 如果失败，说明值被其他线程改了，重新读取最新值
        }
        return oldValue; // 返回的是更新前的旧值
    }
}

CAS 的应用场景

AQS中大量使用到CAS来实现基本操作。
JUC包下的原子类中（例如AtomicInteger）大量使用到CAS + volatile来保证线程安全。

CAS 的优劣点

优点：CAS是一种乐观锁，不加锁，无锁并发保存线程安全。

缺点：

自旋占用CPU
可能会导致ABA问题

ABA问题

在做CAS操作时

线程1获取值为A
线程2修改值为B
线程3修改值为A
线程2获取值还是为A，以为该值从未被修改过，这就是ABA问题

解决ABA问题的方式

思路:使用带有版本号的CAS（比如使用AtomicStampedReference类）

该类的原理是引入一个版本号，每次操作，都会给版本号一个新值。进行CAS操作时，不仅要求数值要和之前一样，版本号也要一样。
当数值一样，但是版本号不同时，说明发生了ABA问题，此时值不会被修改