# 第九章 CAS
# 1、乐观锁工作机制
初始状态：明天休息 版本：0 变更操作：明天户外拓展 版本：1 变更操作：明天补课 版本基准：0 更新基准：更新到版本1 变更操作：明天补课 版本基准：1
# 2、CAS概念
CAS：Compare and swap，比较并交换。
当我们想基于CAS机制修改变量a的时候：
- 将作为修改基准的旧值和内存实际值进行比较
- 一致：接受修改
- 不一致：不接受修改
# 3、CAS测试代码
AtomicInteger atomicNumber = new AtomicInteger(5);
boolean updateResult = atomicNumber.compareAndSet(5, 666);
System.out.println("修改结果：" + updateResult + " 当前值：" + atomicNumber.get());
updateResult = atomicNumber.compareAndSet(5, 777);
System.out.println("修改结果：" + updateResult + " 当前值：" + atomicNumber.get());
updateResult = atomicNumber.compareAndSet(666, 777);
System.out.println("修改结果：" + updateResult + " 当前值：" + atomicNumber.get());
打印结果：
修改结果：true 当前值：666 修改结果：false 当前值：666 修改结果：true 当前值：777
# 4、CAS和自旋
CAS是解决多线程并发安全问题的一种乐观锁算法。因为它在对共享变量更新之前，会先比较当前值是否与更新前的值一致，如果一致则更新，如果不一致则循环执行（称为自旋锁），直到当前值与更新前的值一致为止，才执行更新。 Unsafe类是CAS的核心类，提供硬件级别的原子操作（目前所有CPU基本都支持硬件级别的CAS操作）。
// 对象、对象的地址、预期值、修改值
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
# 5、ABA问题
进一步说明：
public class Person{
private int num = 5;
private String personName;
}
以num的值作为基准，运用CAS机制。
- 第一次修改：
- 基准旧值：5
- 新值：10
- personName：tom
- 操作能够被接受
- 第二次修改：
- 基准旧值：10
- 新值：5
- personName：jerry
- 操作能够被接受
- 第三次修改：
- 基准旧值：5
- 新值：666
- personName：harry
- 当前操作无法判断是基于旧版还是新版
当一个类中除了作为基准的数据之外还有其他数据也被连带修改，那么CAS机制中的ABA问题就有可能导致代码出错。
# 6、CAS机制的缺点
- 开销大：在并发量比较高的情况下，如果反复尝试更新某个变量，却又一直更新不成功，会给CPU带来较大的压力
- ABA问题：当变量从A修改为B再修改回A时，变量值等于期望值A，但是无法判断是否修改，CAS操作在ABA修改后依然成功——但此时无法识别是否是基于旧版的不该接受的修改。
- 不能保证代码块的原子性：CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。
# 7、CAS原子性、有序性验证
public class CASAtumicTest {
private static AtomicInteger number = new AtomicInteger(0);
public int incr() {
return number.incrementAndGet();
}
public static void main(String[] args) {
CASAtumicTest casAtumicTest = new CASAtumicTest();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(()->{
System.out.println("number = " + casAtumicTest.incr());
}).start();
}
}
}
打印效果：
number = 244 number = 239 number = 240 number = 1000 number = 998 number = 999 number = 997
结论：
- CAS能够为变量提供局部的原子性
- CAS不能提供有序性