CAS原理分析及ABA问题详解

最新推荐文章于 2025-07-03 10:34:05 发布

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本文详细介绍了Java中的CAS（Compare and Swap）原理，包括其通过Unsafe类在底层的实现，以及CAS的三大缺点：ABA问题、循环时间长开销大和仅保证单个共享变量的原子操作。此外，还探讨了ABA问题的危害及其解决方案，并提到了CAS在多线程同步中的应用，如作为乐观锁的一种实现方式。

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什么是CAS

CAS即Compare And Swap的缩写，翻译成中文就是比较并交换，其作用是让CPU比较内存中某个值是否和预期的值相同，如果相同则将这个值更新为新值，不相同则不做更新，也就是CAS是原子性的操作(读和写两者同时具有原子性)，其实现方式是通过借助C/C++调用CPU指令完成的，所以效率很高。
CAS的原理很简单，这里使用一段Java代码来描述

public boolean compareAndSwap(int value, int expect, int update) {
//        如果内存中的值value和期望值expect一样 则将值更新为新值update
    if (value == expect) {
        value = update;
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

大致过程是将内存中的值、我们的期望值、新值交给CPU进行运算，如果内存中的值和我们的期望值相同则将值更新为新值，否则不做任何操作。这个过程是在CPU中完成的，这里不好描述CPU的工作过程，就拿Java代码来描述了。

Unsafe源码分析

Java是在Unsafe(sun.misc.Unsafe)类实现CAS的操作，而我们知道Java是无法直接访问操作系统底层的API的(原因是Java的跨平台性限制了Java不能和操作系统耦合)，所以Java并没有在Unsafe类直接实现CAS的操作，而是通过**JDI(Java Native Interface)**本地调用C/C++语言来实现CAS<