并发04：CAS

一：CAS简介

        CAS 英文全称是 Compare-And-Swap，中文叫做“比较并交换”，它是一种思想、一种算法。

        思路：CAS 有三个操作数：内存值 V、预期值 A、要修改的值 B。CAS 最核心的思路就是，仅当预期值 A 和当前的内存值 V 相同时，才将内存值修改为 B。

        核心思想是通过将内存中的值与指定数据进行比较，当这两个数值一样时，才将内存中的数据替换为新的值，整个过程是具备原子性的。

二：CAS 的应用场景

        1、并发容器：ConcurrentHashMap

        2、非阻塞并发队列 ConcurrentLinkedQueue

        3、数据库种的乐观锁

        4、原子类

三：CAS缺点：

        1、ABA问题

        因为 CAS 判断标准是“当前的值和预期的值是否一致”，如果一致，就认为在此期间这个数值没有发生过变动，这在大多数情况下是没有问题的。 

        但是在有的业务场景下，我们想确切知道从上一次看到这个值以来到现在，这个值是否发生过变化。例如，这个值假设从 A 变成了 B，再由 B 变回了 A，此时，我们不仅认为它发生了变化，并且会认为它变化了两次。

        在这种场景下，我们使用 CAS，就看不到这两次的变化，因为仅判断“当前的值和预期的值是否一致”就是不够的了。CAS 并不能检测出在此期间值是不是被修改过，它只能检查出现在的值和最初的值是不是一样。

        解决方案：添加一个版本号就可以解决

        2、自旋时间过长

        由于单次 CAS 不一定能执行成功，所以 CAS 往往是配合着循环来实现的，有的时候甚至是死循环，不停地进行重试，直到线程竞争不激烈的时候，才能修改成功。要根据实际情况来选择是否使用 CAS，在高并发的场景下，通常 CAS 的效率是不高的。

        3、范围不能灵活控制

        通常我们去执行 CAS 的时候，是针对某一个，而不是多个共享变量的，这个变量可能是 Integer 类型，也有可能是 Long 类型、对象类型等等，但是我们不能针对多个共享变量同时进行 CAS 操作，因为这多个变量之间是独立的，简单的把原子操作组合到一起，并不具备原子性。因此如果我们想对多个对象同时进行 CAS 操作并想保证线程安全的话，是比较困难的。

        有一个解决方案，那就是利用一个新的类，来整合刚才这一组共享变量，这个新的类中的多个成员变量就是刚才的那多个共享变量，然后再利用 atomic 包中的 AtomicReference 来把这个新对象整体进行 CAS 操作，这样就可以保证线程安全