CAS机制

一、CAS的概念

二、CAS的缺陷

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一、CAS的概念

• CAS：全称 Compare and swap ，即比较并交换，它是一条 CPU 同步原语。是一种硬件对并发的支持，针对多处理器操作而设计的一种特殊指令，用于管理对共享数据的并发访问。
• CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
• CAS 包含了 3 个操作数：
  1. 需要读写的内存值 V
  2. 旧的预期值 A
  3. 要修改的更新值 B
• 当且仅当 V 的值等于 A 时，CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的 值，否则不会执行任何操作（他的功能是判断内存某个位置的值是否为预期值，如果是则更改为新的值，这个过程是原子的。）CAS 并发原语体现在 Java 语言中的 sum.misc.Unsafe 类中的各个方法。调用 Unsafe 类中的 CAS 方法， JVM 会帮助我们实现出 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。由于 CAS是一种系统原语，原语属于操作系统用于范畴，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，CAS 是一条 CPU 的原子指令，不会造成数据不一致问题。

二、CAS的缺陷

1. ABA 问题
并发环境下，假设初始条件是A，去修改数据时，发现是A就会执行修改。但是看到的虽然是A，中间可
能发生了A变B，B又变回A的情况。此时A已经非彼A，数据即使成功修改，也可能有问题。
可以通过AtomicStampedReference解决ABA问题，它，一个带有标记的原子引用类，通过控制变量值
的版本来保证CAS的正确性。
2. 循环时间长开销
自旋CAS，如果一直循环执行，一直不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。
很多时候，CAS思想体现，是有个自旋次数的，就是为了避开这个耗时问题~

3. 只能保证一个变量的原子操作。
CAS 保证的是对一个变量执行操作的原子性，如果对多个变量操作时，CAS 目前无法直接保证操作的原子性的。
可以通过这两个方式解决这个问题：

• 使用互斥锁来保证原子性；
• 将多个变量封装成对象，通过AtomicReference来保证原子性。