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CAS – 读与写之一体

见解分享

并发编程中，保证共享变量的原子性是至关重要的。原子性是指一个操作不会被其他线程打断，或者说一个操作的执行是不可分割的。Java8中引入的CAS(Compare And Swap)就是一种原子操作，它允许一个线程在更新共享变量之前先检查它的值，如果与预期的值相等，则更新它。

public static void main(String[] args) {
    AtomicInteger value = new AtomicInteger(10);
    // 尝试将值设置为20，如果当前值为10
    boolean result = value.compareAndSet(10, 20);
    System.out.println("Update successful: " + result);
    System.out.println("New value: " + value.get());
}

在上面的例子中，如果值等于10，则将其更新为20。否则，该操作将不执行，并且结果将为false。

CAS是一个非常强大的工具，可以用来实现许多并发数据结构，例如栈、队列和散列表。它还可以用来实现无锁算法，例如乐观锁和CAS锁。

了解CAS的原理对于并发编程非常重要。它可以帮助我们理解并发数据结构是如何工作的，以及如何编写正确的并发程序。

CAS的实现

CAS是一个处理器原语级别的操作，它的实现通常由汇编语言完成。在Java中，CAS操作是由Unsafe类提供的compareAndSwapInt方法实现的。Unsafe是一个提供低级内存操作的类，它允许我们直接访问JVM的内存。

Unsafe类的compareAndSwapInt方法有两个参数：一个要更新的变量的地址和一个期望值。如果变量的当前值与期望值相等，则将其更新为新值。否则，该操作将不执行，并且返回false。

public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expectedValue, int newValue);

CAS的局限性

CAS并不是万能的。它不能解决所有的并发问题，也不能保证并发程序的正确性。例如，CAS无法解决ABA问题。

ABA问题是指一个共享变量的值在同一时刻被修改了两次，但中间又恢复到了原来的值。这可能会导致CAS操作失败，从而导致并发程序出现问题。

解决ABA问题的一种方法是使用版本号。我们可以给共享变量添加一个版本号，并在CAS操作时检查版本号是否发生变化。如果版本号发生变化，则说明共享变量的值在同一时刻被修改了两次，CAS操作将失败。

结语

CAS是一种非常强大的工具，可以用来实现许多并发数据结构和无锁算法。然而，它也有局限性，不能解决所有的并发问题。在使用CAS时，需要仔细考虑其局限性，并采取适当的措施来解决这些问题。