### CAS\(比較交換\) CAS（Compare and Swap），即比較并替換，實現并發算法時常用到的一種技術； CAS的思想很簡單：三個參數，一個當前內存值V、舊的預期值A、即將更新的值B，當且僅當預期值A和內存值V相同時，將內存值修改為B并返回true，否則什么都不做，并返回false  ### 實現類 * AtomicInteger * AtomicStampedReference：它可以通過控制變量值的版本來保證CAS的正確性 ### CAS缺點 **1.CAS存在一個很明顯的問題，即ABA問題** 問題：如果變量V初次讀取的時候是A，并且在準備賦值的時候檢查到它仍然是A，那能說明它的值沒有被其他線程修改過了嗎？ 如果在這段期間曾經被改成B，然后又改回A，那CAS操作就會誤認為它從來沒有被修改過。針對這種情況，java并發包中提供了一個帶有標記的原子引用類`AtomicStampedReference`，它可以通過控制變量值的版本來保證CAS的正確性； ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變量前面追加上版本號，每次變量更新的時候把版本號加1，那么A→B→A就會變成1A→2B→3A。從Java1.5開始，JDK的Atomic包里提供了一個類AtomicStampedReference來解決ABA問題。這個類的compareAndSet方法的作用是首先檢查當前引用是否等于預期引用，并且檢查當前標志是否等于預期標志，如果全部相等，則以原子方式將該引用和該標志的值設置為給定的更新值 ``` public boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp) { Pair<V> current = pair; return expectedReference == current.reference && expectedStamp == current.stamp && ((newReference == current.reference && newStamp == current.stamp) || casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp))); } ``` **2.循環時間長開銷大** 自旋CAS如果長時間不成功，會給CPU帶來非常大的執行開銷。如果JVM能支持處理器提供的pause指令，那么效率會有一定的提升。pause指令有兩個作用：第一，它可以延遲流水線執行指令（de-pipeline），使CPU不會消耗過多的執行資源，延遲的時間取決于具體實現的版本，在一些處理器上延遲時間是零；第二，它可以避免在退出循環的時候因內存順序沖突（MemoryOrderViolation）而引起CPU流水線被清空（CPUPipelineFlush），從而提高CPU的執行效率 **3.只能保證一個共享變量的原子操作** 當對一個共享變量執行操作時，我們可以使用循環CAS的方式來保證原子操作，但是對多個共享變量操作時，循環CAS就無法保證操作的原子性，這個時候就可以用鎖。還有一個取巧的辦法，就是把多個共享變量合并成一個共享變量來操作。比如，有兩個共享變量i＝2，j=a，合并一下ij=2a，然后用CAS來操作ij。從Java1.5開始，JDK提供了AtomicReference類來保證引用對象之間的原子性，就可以把多個變量放在一個對象里來進行CAS操作。 ### 參考資料 如果是Java 9 以后，我們完全可以采用另外一種方式實現，也就是Variable Handle API [https://www.jianshu.com/p/24ffe531e9ee](https://www.jianshu.com/p/24ffe531e9ee)