CAS底层实现原理

目录

一、CAS概述

二、底层原理

 三、总结

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一、CAS概述

        CAS（Compare and Swap）比较和交换：是一种并发算法，也是一种乐观锁，从JDK5开始，jdk提供了java.util.concurrent.*,此包下面的类在高并发场景下经常使用，包中的原子类基于CAS实现了区别于syncchrnoized同步锁；用于实现多线程环境下的原子操作。它通过比较内存中的值与期望值是否相等来判断是否发生了其他线程的干扰，从而实现原子性的操作。

二、底层原理

一)读取内存值

        首先,CAS会先读取内存中的值，通常称为“当前值”或“旧值”。

二）比较值

        CAS会将读取的值和预期值进行比较，通常是通过比较内存中的一个值与一个期望值（比如在执行操作之前已经记录的值）进行比较。

三)比较结果

        如果比较结果相等，则说明没有其他线程干扰，可以进行下一步操作；如果比较结果不相等，则说明其他线程已经修改了内存中的值，CAS操作失败，需要重新尝试。

四）写入新值：

        如果比较结果相等，CAS会尝试将新值写入内存中。这一步利用底层的原子指令（如CPU的CMPXCHC指令）来完成。如果写入操作成功，表示CAS操作成功，结束；如果写入操作失败，表示其他线程又进行了修改，需要重新进行比较和尝试。

 三、总结

        总之，CAS是一种基于比较和交换的并发算法，通过比较内存中的值与期望值来实现原子操作，失败的话有重试机制。写操作可能存在ABA问题和自旋次数过多的问题，ABA问题可以通过版本号或标记位机制解决，自旋次数过多可以通过调整自旋次数来解决；它的底层原理是利用硬件的原子性操作指令来完成比较和交换操作，从而实现线程安全和无锁的特性。