什么叫做CAS

原文链接：什么叫做CAS – 编程屋

1 什么叫做CAS？

CAS（compare and swap）比较并交换，在平时开发中其实很多底层都是用cas来实现的，像原子类的底层原理就是cas，乐观锁的底层原理也是cas。原子类的用法可见下面这篇博客

volatile ~原子类 – 编程屋

cas的特点：当多个线程同时使用cas去更新一个变量的时候，只有其中一个线程能够操作成功，其他的线程都能够操作失败，但是更新失败的线程不会阻塞，但失败的线程会自旋尝试更新（默认都有尝试更新的次数）。

CAS中的核心操作：内存值V、预期值A、要修改的值B。当且仅当预期值A和当前的内存值V相等时才会将内存值修改为B。

2 CAS带来了什么问题？

CAS带来的ABA问题

比如线程1已经将利用CAS修改变量值A，但是在修改之前其他线程已经将A变成了B,然后又变成了A,即A->B->A问题。因为线程1在操作的时候发现值依然为A，所以根据CAS的机制会操作成功，但是其实这个值已经被其他线程修改过了，只是线程1不知道而已，这就导致了ABA问题。

demo实例：

    private static AtomicReference<Integer> atomicInteger = new AtomicReference(100);
 
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("=================以下是ABA问题产生==========================");
     new Thread(() -> {
            atomicInteger.compareAndSet(100, 101);
            atomicInteger.compareAndSet(101, 100);
        },"t1").start();
 
 
        new Thread(() -> {
            try {
                //暂停1s中t2线程，保证了上面的t1线程完成了一次ABA操作（当main
                // 线程启动之后，t1线程和t2线程不知道谁先执行，所以让t2线程先睡1秒，这样即使t2线程先执行的情况下。睡1s时，也会被t1线程抢到完成一次ABA的操作）
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            boolean result = atomicInteger.compareAndSet(100, 2022);
            System.out.println("是否修改成功:" + result +"\t"+"修改之后的值为"+atomicInteger.get());
        },"t2").start();
 
 
 
    }

由demo可以看到两个线程，第一个线程将100改为101后，又将101改为了100，线程2依然可以将100改为其他的值（2022）。所以说CAS的确带来了ABA问题。

 3 如何解决ABA问题？

在java中，AtomicStampedReference通过包装[E,Integer]的元组来对象对象标记版本戳stamp，从而避免ABA问题。

demo示例：

private static AtomicReference<Integer> atomicInteger = new AtomicReference(100);
    private static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<Integer>(100,1);
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("=================以下是ABA问题产生==========================");
     new Thread(() -> {
            atomicInteger.compareAndSet(100, 101);
            atomicInteger.compareAndSet(101, 100);
        },"t1").start();
 
 
        new Thread(() -> {
            try {
                //暂停1s中t2线程，保证了上面的t1线程完成了一次ABA操作（当main
                // 线程启动之后，t1线程和t2线程不知道谁先执行，所以让t2线程先睡1秒，这样即使t2线程先执行的情况下。睡1s时，也会被t1线程抢到完成一次ABA的操作）
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            boolean result = atomicInteger.compareAndSet(100, 101);
            System.out.println("是否修改成功:" + result +"\t"+"修改之后的值为"+atomicInteger.get());
        },"t2").start();
 
        try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) {}
 
        System.out.println("=================以下是ABA问题的解决==========================");
 
        new Thread(() -> {
           //拿到此时版本号
           int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t第1次版本号为"+stamp);
 
           //暂停1s钟t3线程，让cpu去调度t4线程拿到同一个初始版本号
           try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) {}
            //将100设置成101并增加版本号
            atomicStampedReference.compareAndSet(100, 101, atomicStampedReference.getStamp(),
                    atomicStampedReference.getStamp() + 1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t第2次版本号为"+atomicStampedReference.getStamp());
            //将101设置成100并增加版本号
            atomicStampedReference.compareAndSet(101, 100, atomicStampedReference.getStamp(),
                    atomicStampedReference.getStamp() + 1);
 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t第3次版本号为"+atomicStampedReference.getStamp());
 
        },"t3线程").start();
 
       new Thread(() -> {
            //拿到此时版本号
           int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t第1次版本号为"+stamp);
           //暂停t4线程3秒钟，保证t3线程完成一次ABA操作
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { }
            //将100设置成101并增加版本号
            boolean refResult = atomicStampedReference.compareAndSet(100, 2021, stamp, stamp + 1);
 
           System.out.println("是否修改成功:" + refResult +"\t"+"实际最新值为"+atomicStampedReference.getReference()+"\t"+"当前实际版本号为:"+atomicStampedReference.getStamp());
 
        },"t4线程").start();

控制台输出：

  可以看出，加入了版本号控制，解决了ABA的问题

4 CAS有什么缺点？

1）ABA问题

2）循环时间长，开销较大

以上只是部分内容，为了维护方便，本文已迁移到新地址：什么叫做CAS – 编程屋