1.CAS的含義

CAS是compare and swap的縮寫，即我們所說的比較交換。cas是一種基于鎖的操作，而且是樂觀鎖。在線程鎖分類中，鎖分為樂觀鎖和悲觀鎖。悲觀鎖是將資源鎖住，等一個(gè)之前獲得鎖的線程釋放鎖之后，下一個(gè)線程才可以訪問。而樂觀鎖采取了一種寬泛的態(tài)度，通過某種方式不加鎖來處理資源，比如通過給記錄加version來獲取數(shù)據(jù)，性能較悲觀鎖有很大的提高。

CAS 操作包含三個(gè)操作數(shù) —— 內(nèi)存位置(V)、預(yù)期原值(A)和新值(B)。如果內(nèi)存地址里面的值和A的值是一樣的，那么就將內(nèi)存里面的值更新成B。CAS是通過無限循環(huán)來獲取數(shù)據(jù)的，若果在第一輪循環(huán)中，a線程獲取地址里面的值被b線程修改了，那么a線程需要自旋，到下次循環(huán)才有可能機(jī)會(huì)執(zhí)行。

2.CAS的問題

(1)CAS容易造成ABA問題。一個(gè)線程a將數(shù)值改成了b，接著又改成了a，此時(shí)CAS認(rèn)為是沒有變化，其實(shí)是已經(jīng)變化過了，而這個(gè)問題的解決方案可以使用版本號(hào)標(biāo)識(shí)，每操作一次version加1。在java5中，已經(jīng)提供了AtomicStampedReference來解決問題。

(2)CAS造成CPU利用率增加。之前說過了CAS里面是一個(gè)循環(huán)判斷的過程，如果線程一直沒有獲取到狀態(tài)，cpu資源會(huì)一直被占用。

3.看AutoInteger的實(shí)現(xiàn)源碼

其實(shí)AutoInteger就是使用了CAS來實(shí)現(xiàn)加1，我們知道如果有一個(gè)共享變量count=1,開5個(gè)線程，每個(gè)線程加20次，結(jié)果一般來說都會(huì)小于100.

@Test
public void test20() throws InterruptedException {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        MyThrend thrend = new MyThrend("thead" + i);
        Thread thread = new Thread(thrend);
        thread.start();
    }
    Thread.sleep(2000);
    System.out.println(MyCount1.count);
}
static class MyThrend implements Runnable {
    private String name;
    MyThrend(String threadName) {
        this.name = threadName;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<20;i++)
        MyCount1.count++;
    }
}
private static class MyCount1 {
    static int count = 0;
}

結(jié)果78

現(xiàn)在修改一個(gè)代碼，將int變成AtomicInteger

@Test
public void test20() throws InterruptedException {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        MyThrend thrend = new MyThrend("thead" + i);
        Thread thread = new Thread(thrend);
        thread.start();
    }
    Thread.sleep(2000);
    System.out.println(MyCount.count.get());
}
static class MyThrend implements Runnable {
    private String name;
    MyThrend(String threadName) {
        this.name = threadName;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<20;i++)
        MyCount.count.getAndIncrement();  //加1方法
    }
}
private static class MyCount {
    static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
}

每次結(jié)果都是100，怎么做到的呢?這里是沒有直接加鎖的，看源碼。

public final int getAndIncrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);  //第一個(gè)參數(shù)當(dāng)前對(duì)象地址，第二個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)偏移量，第三個(gè)參數(shù)每次指定默認(rèn)加1
}

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {  //這個(gè)方法使用的就是CAS,核心在于循環(huán)比較內(nèi)存里面的值和當(dāng)前值是否相等，如果相等就用新值覆蓋
    int var5;   
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);  //如果a，b線程同時(shí)執(zhí)行這個(gè)方法，a線程拿到值1后cpu執(zhí)行時(shí)間到了掛起，b開始執(zhí)行，也拿到1，但是沒有掛起，接著將值變成了2
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));  //這個(gè)時(shí)候a線程恢復(fù)執(zhí)行，去比較的時(shí)候發(fā)現(xiàn)手上的1 和內(nèi)存里面的值2不等，這個(gè)時(shí)候他要進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，看出來了占用cpu吧
    return var5;
}

AtomicInteger，AtomicLong,AtomicBoolean.....都在java.util.current.atomic包下面，采用了CAS機(jī)制來實(shí)現(xiàn)加鎖。如果大家想了解更多相關(guān)知識(shí)，可以關(guān)注動(dòng)力節(jié)點(diǎn)的多線程教程中的部分內(nèi)容，這是掌握多線程線程鎖種類的必學(xué)內(nèi)容，為我們后面學(xué)習(xí)多線程的更多內(nèi)容打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。