什么是CAS？

CAS（比较并交换，Compare And Swap）是一种多线程并发编程中的原子操作。它是一种乐观锁技术，用于解决 多线程环境下的数据竞争问题。CAS操作通过比较内存中的值与预期值是否相等来确定是否进行交换，如果相等，则进行交换，否则重新尝试。

Java中的CAS操作通常使用Atomic类来实现，例如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类提供了方法来进行原子操作，如getAndSet、compareAndSet等。

以下是CAS操作的基本流程：

1. 读取内存中的值：线程从内存中读取要操作的数据的当前值。

2. 比较预期值：线程将读取的值与预期值进行比较。

3. 判断是否相等：如果读取到的值与预期值相等，则继续执行，否则重新尝试。

4. 进行交换操作：如果相等，则进行交换操作，将新值写回内存。

CAS操作的优点是它是一种无锁技术，避免了传统的锁机制带来的线程阻塞和上下文切换开销。只有一个线程能够成功执行CAS操作，其他线程需要重新尝试。

以下是一个简单的Java中CAS操作的示例：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASExample {
    private static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                int oldValue = counter.get();
                while (!counter.compareAndSet(oldValue, oldValue + 1)) {
                    oldValue = counter.get();
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                int oldValue = counter.get();
                while (!counter.compareAndSet(oldValue, oldValue + 1)) {
                    oldValue = counter.get();
                }
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Counter: " + counter.get());
    }
}

在这个示例中，两个线程分别对计数器进行递增操作，使用CAS操作进行原子性的增加。最终输出的计数器值应该是2000。

需要注意的是，虽然CAS操作避免了锁的竞争，但它并不能解决所有的并发问题。CAS操作仍然存在ABA问题（即值在多次修改中经历了A->B->A的变化）和自旋等待的问题。因此，在实际应用中，需要根据具体情况来选择合适的并发控制方案。

！！！线程同时执行CAS操作时，不会发生竞争条件。

CAS的应用场景：

CAS主要用于无锁算法和数据结构，以下是一些常见的应用场景：

• 原子变量类：如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。
• 并发集合类：如ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentHashMap等。
• 线程池中的任务计数：如ForkJoinPool。
• 实现自旋锁：通过自旋尝试不断进行CAS操作直到成功。