介绍

在多线程编程中，确保数据的一致性和正确性至关重要。CAS（比较和交换）操作是一种常见的并发控制方法，用于实现共享变量的原子性更新。

CAS操作原理

CAS操作的核心思想是通过比较内存地址上的值和期望值是否相等来确定是否可以进行更新操作。它的基本原理如下： 1. 读取共享变量的值到本地内存中。 2. 对本地内存中的值进行操作。 3. 比较本地内存中的值和共享变量中的值是否相等。 4. 如果相等，则将本地内存中的值写回共享变量。 5. 如果不相等，则重新读取共享变量的值，然后再进行操作。

CAS操作的优点

CAS操作是一种无锁的操作，因此可以提高并发性能。它可以保证在多线程环境下对共享变量的原子性操作，从而避免了使用锁的开销。

CAS操作的问题

CAS操作也存在一些问题，例如： ABA问题：当一个共享变量的值从A变成了B，然后再变成了A，这时如果只比较值是否相等，就会出现误判的情况。 多线程竞争问题：当多个线程同时进行CAS操作时，可能会出现多次重试的情况，从而影响性能。

解决CAS操作问题的方法

为了解决这些问题，我们可以采用以下方法： 解决ABA问题：可以使用版本号或时间戳等方式来保证数据的一致性。 解决多线程竞争问题：可以采用分段锁、乐观锁和悲观锁等方式来进行并发控制。

CAS操作的应用

CAS操作是一种常见的并发控制方法，用于实现原子性更新共享变量的值。在实际应用中，我们需要根据具体的需求来选择使用CAS或其他并发控制方法，以获得最佳的性能和线程安全性。通过了解和理解CAS操作的基本原理和应用场景，我们可以更好地应对多线程编程中的并发控制问题，保证数据的一致性和正确性。

结论

CAS操作是一种强大的并发控制方法，可以帮助我们在多线程编程中保证数据的一致性。了解和掌握CAS操作的原理和应用至关重要，有助于我们构建高性能、高并发的应用程序。

---

UnSafe类中的CAS操作

CAS操作 是通过compareAndSwapXXX方法实现的 /** * 比较obj的offset处内存位置中的值和期望的值，如果相同则更新。 此更新是不可中断的。 * * @param obj 需要更新的对象 * @param offset obj中整型field的偏移量 * @param expect 希望field中存在的值 * @param update 如果期望值expect与field的当前值相同，设置filed的值为这个新值 * @return 如果field的值被更改返回true */ public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update); CAS操作有3个操作数，内存值M，预期值E，新值U，如果M==E，则将内存值修改为B，否则啥都不做。 首先介绍一下什么是Compare And Swap(CAS)？简单的说就是比较并交换。 CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。 如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。 否则，处理器不做任何操作。 无论哪种情况，它都会在 CAS 指令之前返回该位置的值。 CAS 有效地说明了“我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。 ” Java并发包()中大量使用了CAS操作,涉及到并发的地方都调用了类方法进行CAS操作。 在看一下volatile, Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。 而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。 这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的值是相同的，更简单一点理解就是volatile修饰的变量值发生变化时对于另外的线程是可见的。 如何正确使用volatile可以参考下面这篇文章：Java 理论与实践: 正确使用 Volatile 变量 下面来看看java中具体的CAS操作类。 Unsafe类提供了硬件级别的原子操作，Java无法直接访问到操作系统底层（如系统硬件等)，为此Java使用native方法来扩展Java程序的功能。

cas机制中使用了3个基本操作数

在CAS（Compare-And-Swap）机制中，使用了3个基本操作数，它们分别是内存位置（或变量）、预期原值和新值。 CAS是一种解决并发问题的原子指令，它涉及三个操作数，这在许多多线程编程场景中是常见的。 这三个操作数分别是内存位置（或我们可以将其理解为一个变量）、预期原值和新值。 首先，内存位置（或变量）是我们想要修改的数据的所在地。 在并发环境中，多个线程可能会尝试同时访问和修改同一内存位置，这会导致数据不一致或其他并发问题。 CAS机制通过原子操作确保在任何时候只有一个线程可以修改内存位置。 其次，预期原值是我们在尝试修改内存位置之前，对该位置值的预期。 换句话说，我们预期在尝试进行修改之前，该内存位置的值应该是某个特定值。 如果在我们尝试修改时，该位置的值与我们的预期原值不匹配（也就是说，它已经被其他线程修改过了），那么CAS操作会失败。 最后，新值是我们想要设置到内存位置的新值。 只有当内存位置当前的值与我们的预期原值相匹配时，我们才会将该位置的值设置为新值。 举个例子，假设我们有一个整数变量i，其当前值为5。 如果我们想要将其增加1，我们可能会写一个CAS操作，其中内存位置是i，预期原值是5，新值是6。 但是，如果在我们尝试执行此CAS操作之前，其他线程已经将i修改为6，那么我们的CAS操作将失败，因为它预期的原值（5）与当前的内存位置的值（6）不匹配。 这就是CAS机制如何防止并发问题的。