1.CAS(Compare And Swap)原子操作：

假定有兩個操作A和B，如果從執行A的線程來看，當另一個線程執行B時，要么將B全部執行完，要么完全不執行B，那么A和B對彼此來說是原子的。

通過鎖，鎖機制可以實現原子操作，但鎖一般是阻塞的如synchronize關鍵字就是基于阻塞的鎖機制，當一個線程擁有鎖時，訪問同一資源的其他線程就需要等待，直到該線程釋放鎖。

但鎖操作有著諸多的問題，如被阻塞的線程有限度比較高；獲取鎖的線程出現不釋放情況；大量線程競爭鎖，CPU會花費大量的時間和資源進行處理，此外鎖機制是一種比較粗粒度的機制，對于像計數器這樣的需求顯得過于笨重。

實現原子操作還可以通過現代處理器基本都支持的CAS()指令來完成。每一個CAS操作過程都包含三個運算符：一個內存地址V，一個期望的值A和一個新值B，操作的時候如果這個地址上存放的值等于這個期望的值A，則將地址上的值賦為新值B，否則不做任何操作。

CAS的基本思路就是，如果這個地址上的值和期望的值相等，則給其賦予新值，否則不做任何事兒，但是要返回原值是多少。循環CAS就是在一個循環里不斷的做cas操作，直到成功為止。

2.CAS實現原子操作的三大問題

2.1 ABA問題

因為CAS需要在操作值的時候，檢查值有沒有發生變化，如果沒有發生變化則更新，但是如果一個值原來是A，變成了B，又變成了A，那么使用CAS進行檢查時會發現它的值沒有發生變化，但是實際上卻變化了。

ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變量前面追加上版本號，每次變量更新的時候把版本號加1，那么A→B→A就會變成1A→2B→3A。

2.2 循環時間長開銷大

自旋CAS如果長時間不成功，就會給CPU帶來很大的執行開銷。

2.3 只能保證一個共享變量的原子操作

當對一個共享變量執行操作時，我們可以使用循環CAS的方式來保證原子操作，但是對多個共享變量操作時，循環CAS就無法保證操作的原子性，這個時候就可以用鎖。

還有一個取巧的辦法，就是把多個共享變量合并成一個共享變量來操作。比如，有兩個共享變量i＝2，j=a，合并一下ij=2a，然后用CAS來操作ij。從Java 1.5開始，JDK提供了AtomicReference類來保證引用對象之間的原子性，就可以把多個變量放在一個對象里來進行CAS操作。

3.原子操作類的使用

AtomicInteger? 原子更新基本類型

compareAndSet():先判斷當前值(舊值)與期望值（expect）是否相等，如果相等 將新值（update）設置為當前值（覆蓋了舊值），

/*** Atomically sets the value to the given updated value* if the current value {@code ==} the expected value.** @param expect the expected value* @param update the new value* @return {@code true} if successful. False return indicates that* the actual value was not equal to the expected value.*/public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);}


/**
* Gets the current value.
*
* @return the current value
*/
public final int get() {
return value;
} incrementAndGet() (類比于) --> ++i getAndIncrement() （類比于）--> i++

AtomicIntegerArray 原子更新數組里的整形

原子更新引用類型：

AtomicReference

AtomicStampedReference 利用版本戳的形式記錄每次改變后的版本號，解決ABA問題， pair使用?int stamp作為計數器使用

AtomicMarkableReference 原子更新帶有標記為的引用類型 pair使用boolean mark.關注是否被動過。

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參考:http://enjoy.ke.qq.com

轉載于:https://www.cnblogs.com/cangshublogs/p/10763844.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的并发编程（三）原子操作CAS的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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