对CAS的一点个人理解

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在Java中，JDK 1.5之后可以使用CAS（Compare-and-Swap）操作。CAS的思想就是：先将旧期待值与主内存中值作比较，如果相同，那么就接受新的值，否则就不进行任何操作，这种处理过程是一个原子操作。

CAS帮助我们实现非阻塞同步策略，这是一种乐观并发策略，乐观就是指它总是假设其他线程不会打扰自己，所以会先进行操作，如果有冲突，再采取一定措施，比如一直重试直到成功为止。这种策略的实现大多不需要将线程挂起，所以是非阻塞的同步策略。

Java的CAS操作由Unsafe类的compareAndSwapXXX()方法实现，而这些方法被虚拟机做了一些处理，使得编译后的结果相当于一条CAS指令，所以没有方法调用的过程。

我们可以从AtomicInteger这个类中的getAndIncrement()方法来看一下CAS在Java中的应用，
不过在JDK 1.7和1.8中getAndIncrement()方法的实现是有点不一样的

先看一下再JDK 1.7中

    public final int More ...getAndIncrement() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }

实现很简单，就是在一个无限for循环中，不断将当前值 + 1赋给next，执行compareAndSet(current, next)时会调用Unsafe类的.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update)方法，通过CAS判断是否允许更新，如果compareAndSet返回false，就说明执行CAS时主存中的值已经有了变化，current和主存中值不一致，所以现在不允许更新，继续循环，直到成功为止。

JDK 1.8

    public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

而JDK 1.8中直接使用了Unsafe类的getAndAddInt()方法，而在JDK 1.7中Unsafe类是没有这个方法的。

为了更深入理解CAS无锁算法，我们再具体分析一下在JDK 1.8中的AtomicInteger是怎样实现并发累加的

java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger

    ......
    private volatile int value;
    ......
    public final int getAndAdd(int delta) {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
    }

sun.misc.Unsafe

    public final int More ...getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
        int v;
        do {
            v = getIntVolatile(o, offset);
        } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
        return v;
    }

现在有两个线程，线程1和线程2同时执行getAndAdd

假设主存中有value = 1，线程1和2都去拿了这个value，分别做了拷贝在自己的工作内存中。
线程1执行到getIntVolatile，得到了value = 1，然后就被阻塞了。
线程2现在也执行到了getIntVolatile，得到了value = 1，然后开始对value进行累加操作，如果compareAndSwapInt返回true，则累加成功，很明显，现在线程2通过CAS操作比较旧值和内存中值都是1，是相等的，所以可以修改成功，现在主存中value = 2。
这时线程1被唤醒，继续执行compareAndSwapInt，会发现旧值value = 1和主存中值value = 2不一致，则CAS操作返回false，线程1只能继续尝试。
线程1继续尝试的过程中，因为value是被volatile修饰的，可以保证value值的更新能及时被线程1看到，所以现在线程1看的到的主存中的value = 2，接下来就可以CAS成功了。

到这里我们简单的了解了一下CAS这个无锁算法，可以看到这种操作可以避免阻塞同步，但是也存在一些问题，比如“ABA”问题，当一个变量初次读值时是A，后来赋值时检查到它还是A，但是你不能保证在这之间不会出现A->B->A这种情况，这时CAS操作会认为这个值没有改变过，但实际上是改变了，只不过是又改回原值了。那么这个问题后来是采用这种方式解决的：通过在值的前面加上版本号来保证CAS的正确性，有了版本号，那么再出现A->B->A这样的情况就可以判断得出来了。