一、CAS是什么

比较并交换（CompareAndSwap）。

JDK1.5之前，Java语言靠synchronized关键字保证同步，是一种独占锁，也是悲观锁。JDK1.5 增加了并发包java.util.concurrent.*，其下面的类使用CAS算法实现了区别于synchronized同步锁的一种乐观锁，CAS是一种无锁算法。

参见 JUC入门系列（二）-CAS算法

二、CAS底层原理

2.1 Unsafe类

Unsafe类时CAS的核心类，由于Java方法无法直接访问底层系统，需要通过本地（native）方法来访问，Unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操作一个特定内存的数据。Unsafe类位于sun.misc包中，其内部方法操作可以像C的指针一样直接操作内存，因为Java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法。

注意，Unsafe类中的所有方法都是native修饰的，也就是说Unsafe类中的方法都是直接操作操作系统底层资源执行相应任务。

2.2 CAS与Unsafe

CAS是一条并发原语，体现在Java语言中就是sun.misc.Unsafe类中的各个方法。调用Unsafe类中的CAS方法，JVM会帮我们实现出CAS汇编指令。这是一种完全依赖于硬件的功能，通过它实现了原子操作。

再次强调，由于CAS是一种系统原语，原语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成的，用于完成某个功能的一个过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。也就是说，CAS是一条CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致问题。

2.3 atomicInteger.getAndIncrement();

2.4 unsafe.getAndAddInt()

参数介绍：

var1 AtomicInteger对象本身。

var2 该对象值的引用地址。

var4 需要变动的数量。

var5 用var1和var2找出的主内存中真实的值。

用该对象当前值与var5比较。

如果相同，更新var5+var4并且返回true。

如果不相同，继续取值然后比较，直至更新完成。

假设线程A和线程B两个线程同时执行getAndAddInt操作（分别跑在不同CPU上）

1 AtomicInteger里面的value原始值为5，即主内存中的AtomicInteger的value为5，根据JMM模型，线程A和线程B各自持有一份值为5的value的副本分别到各自的工作内存。

2 线程A通过getIntVolatile(var1,var2)拿到value值5，这时线程A被挂起。

3 线程B也通过getIntVolatile(var1,var2)方法获取到value值5，此时刚好B线程没有被挂起，并执行了compareAndSwapInt方法，比较内存值也为5，成功修改内存值为6，线程B执行完毕，一切OK。

4 此时线程A恢复，执行compareAndSwapInt方法比较，发现自己手里的数字5和主内存的数字6不一致，说明该值已经被其他线程抢先一步修改过了，那线程A本次修改失败，只能重新读取重新来一遍。

5 线程A重新获取value值，因为变量value被volatile修饰，所以其他线程对它的修改，线程A总是能看到，线程A继续执行compareAndSwapInt进行比较替换，直到成功。

2.5 CAS的缺点

循环时间长，开销很大
unsafe.getAndAddInt方法执行时，有个do...while，如果CAS失败，会一直尝试。如果CAS长时间不成功，可能会给CPU带来很大的开销
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，我们可以循环CAS的方式来保证原子操作；但是当多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁来保证原子性。
引来ABA问题

JUC多线程与高并发面试题——CAS算法