CAS（比较并交换-乐观锁机制-锁自旋）

最新推荐文章于 2024-07-27 20:33:37 发布

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文章标签：锁

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_42381171/article/details/116153432

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CAS（CompareAndSwap）是一种无锁编程技术，用于在多线程环境下原子性地更新变量。它包含三个参数，只有当内存值与预期值相等时才会更新。然而，CAS可能导致ABA问题，即值在比较和替换之间经历了A->B->A的变化，使得CAS误判。为了解决ABA问题，通常引入版本号机制，每次更新时增加版本号，确保每次修改都是唯一的。这种方式保证了即使在并发情况下也能正确处理数据变化。

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概念

CAS（Compare And Swap/Set）比较并交换， CAS 算法的过程是这样：它包含 3 个参数
CAS(V,E,N)。 V 表示要更新的变量(内存值)， E 表示预期值(旧的)， N 表示新值。当且仅当 V 值等于 E 值时，才会将 V 的值设为 N，如果 V 值和 E 值不同，则说明已经有其他线程做了更新，则当前线程什么都不做。最后， CAS 返回当前 V 的真实值。CAS 操作是抱着乐观的态度进行的(乐观锁)，它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时使用 CAS 操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会被挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理，CAS 操作即使没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰，并进行恰当的处理

ABA 问题
CAS 会导致“ABA 问题”。 CAS 算法实现一个重要前提需要取出内存中某时刻的数据，而在下时刻比较并替换，那么在这个时间差类会导致数据的变化。比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出 A，这时候另一个线程 two 也从内存中取出 A，并且two 进行了一些操作变成了 B，然后 two 又将 V 位置的数据变成 A，这时候线程 one 进行 CAS 操作发现内存中仍然是 A，然后 one 操作成功。尽管线程 one 的 CAS 操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的。部分乐观锁的实现是通过版本号（version）的方式来解决 ABA 问题，乐观锁每次在执行数据的修改操作时，都会带上一个版本号，一旦版本号和数据的版本号一致就可以执行修改操作并对版本号执行+1 操作，否则就执行失败。因为每次操作的版本号都会随之增加，所以不会出现 ABA 问题，因为版本号只会增加不会减少。