CAS的相关知识总结

目录

一、CAS的概念

二、CAS的应用

1、实现原子类

2、实现自旋锁

三、ABA问题

1、什么是ABA问题

2、解决ABA问题的方法

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一、CAS的概念

CAS：全称是Compare And Swap,即比较并交换。

        它会把内存中的某个值，和寄存器A中的值进行比较，如果两个值相同，那么就把寄存器B中的值和内存中的这个值进行交换。

        进行CAS的主要目的是将寄存器B中的值放到内存中。

用一个伪代码来解释CAS：

 CAS最强大的地方在于，以上的操作是通过一个CPU指令完成的，所以它不仅高效，而且还是线程安全的。

二、CAS的应用

1、实现原子类

什么是原子类？

        在多线程环境下进行count++操作时，这种操作是线程不安全的，要想保证线程安全就得加锁，但是加锁又会导致效率降低。

        所以我们可以使用CAS操作来实现一个原子的++操作，从而既保证了线程安全，也保证了效率问题。

        AtomicInteger类就是一个典型的原子类~

伪代码解释原子类：

2、实现自旋锁

自旋锁：当锁被一个线程持有时，其他线程不会挂机等待，而是会反复询问当前的锁是否被释放，如果锁被释放，那么就可以第一时间获取到这个锁。

自旋锁的实现方式和原子类比较相似~

伪代码解释自旋锁：

这种实现方式的自旋锁会消耗大量CPU资源，如果预期锁竞争不太激烈时，比较适用自旋锁~ 

因此自旋锁也是一个轻量级锁，也是一个乐观锁~

三、ABA问题

1、什么是ABA问题

        在CAS进行到比较操作的时候，如果发现寄存器A中的值和内存中值M相同，此时，我们无法确定M是否是始终没发生过变化的M，还是说M经过了一些计算之后又变回了原来的M。

举个栗子：

        假设男生A和女生B是一对情侣，有一天，他们分手了，都变成单身的状态。但是男生A又和女生C处了一段时间对象后分手了，于是他又以单身的状态和女生B复合。

        在A和B分手期间，女生B无法确定男生A是否找其他妹子处过对象，还是说男生A分手后一直是单身的状态。

2、解决ABA问题的方法

虽然ABA问题发生的概率极低，但也是一个隐患问题，我们需要想办法解决它~

        我们可以记录M的修改次数(版本号)，或上次修改时间，两个值都是只增不减，以此来解决ABA问题~

        那么在进行CAS比较的时候，我们不用比较M和A的值，而是比较M的版本号，或者M的上次修改时间：

(a) 如果当前版本号和读到的版本号相同，则修改数据，并把版本号+1；

(b) 如果当前版本号大于读到的版本号，则操作失败。