cas技术，或者说设计思想，其实挺让人着迷的，至少对于我来说是如此，这些天一直在研究这一块，今天写写针对cas的总结，会持续更新；
cas（compare and swap），中文翻译比较替换，大家又将它谈为乐观锁，说到锁，关于java里面太多了，而且还是面试官特别喜欢问的，简直让人头皮发麻，和乐观锁比较最多的就是悲观锁（synchronized）了。除此之外还有偏向锁，轻量级锁，重量级锁，自旋锁，类锁，数据库里面还有表锁，行锁，elasticsearch里面还有全局锁，文档锁，树锁，redis中的分布式锁等等；
我们平时应用多线程技术非常多，比如网上商店卖一类商品，多个用户同时去购买，列车卖票，多个用户同时购买同一车次的车票等等场景，这些都涉及到了一个问题，共享资源，在多个线程去访问共享资源的时候，如何去保证共享资源的一致性？在操作系统里面有一个临界区的概念，其实就是一个程序片段，这个片段在同一时刻，针对共享资源，只能一个线程去访问，这就是锁。那么这个程序片段。对应java里面是什么呢？是synchronized，被synchronized修饰过的程序片段，相当于加了锁，而这个锁，就是悲观锁。那么问题来了，如果一个系统中的共享资源是改多读少的情况，加锁为了保证数据的一致性无可厚非，但是如果这个系统中的共享资源是读多写少的情况呢？要知道，无论是读，还是写，进入该程序片段，都是要加锁的，而每加锁一次这涉及到了系统调用内核态和用户态之间的切换，频繁加锁，释放锁，这个代价是非常大的，所以我们提出了乐观锁的概念，乐观锁在应用层，其实是没有锁的。这也是CAS技术为什么多用于读多写少的应用场景。
CAS是怎么做到没有加锁就能保证数据的一致性的呢？
首先，CAS有三个概念，分别是V，A，B；V表示要修改的值，即共享资源，这个值可以是内存中，可以是数据库中，总之这个是你的共享资源，A表示更新的比较预期值，B表示即将要更新的新值。这么说可能有点不太理解，那么说说cas的操作流程就明白了。流程：V为共享资源，多个线程要去操作V，每个线程会先读取V的值，将值赋给A，其中一个线程要执行更新操作，这个时候，会将这个线程的A值和现在内存中的V值对比，如果没有变化，说明这个之前没有别的线程修改（这里不涉及ABA问题，ABA问题可以通过时间戳或者版本解决），于是将V的值更新为B，如果A值和V值不相等，则不更新或者重新获取A值。
这就是CAS的设计，不过，看到这里，大家有没有想过，如果有两个或者多个线程同时都经过了第一次的V和A值比较呢？那么到了更新一步是不是会出现数据不一致的情况？因为比较和更新其实并不是原子操作。
我们来讨论一下JAVA 8中是怎么解决这个问题的。
比较典型的原子操作对象，AtomicInteger，我们可以看一下里面的源码，自增1是怎么实现的
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}
可以看到，首先get（）从内存中获取内存值，在使用之前，你要自己声明一个volatile的所有线程可见变量。接着，加1赋值给了next，接着将current和next传给了compareAndSet函数，如果成功，则返回next值，这个时候，current和next就是分别对应上文的A，B。继续看compareAndSet是怎么保证原子操作的。
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
可以看到，这里直接把值传给了unsafe的compareAndSwapInt方法，由它来保证原子操作，这里我就不贴源码分析了。我直接总结，这个unsafe其实是java中的jni（java native interface）技术调用另外语言的实现，这里是*.cpp，名字太长，我用*代替，这个操作呢其实是硬件层面的技术，涉及到底层的汇编，总的来说就是进入这个unsafe的函数后，在计算机内存运行中，同一时刻通过总线和缓存的锁定，从而实现了比较和替换，达到原子操作的目的，不得不说，看*.cpp文件是一件掉发的操作，珍爱发型，远离秃头；
说了半天，原来这里面最难的原子操作是在硬件层面呀，那我们有没有可能在应用层就能实现呢？答案自然是有的，这里我提供一个我自己的个人想法；
这里我采用的做法是调用已经写好的AtomicInteger来辅助。
1、声明一个针对该共享资源的volatile int变量value，初始化为0；
2、两个或者多个线程进入了第一步的V和A比较，获取value值，这个时候，多个线程就变成了串行化，而不用加锁，因为value是严格排序的；
3、获得value为1的线程执行更新操作，操作完之后，初始化为0，其余不为了1的线程重新获取V值或者处理丢弃；
那么还有一个问题，如果获取到1的线程在执行过程中死掉了怎么办？如果死掉了，那么岂不是这里一直就停住了，不能操作共享资源啦？因为只有value为1的线程才能进入临界区，所以，在这里，我们还要设置一个超时时间，如果超过设定时间，还是要杀掉现在操作资源的线程，重置value值为0和复原在此过程中改变的V值，以便让其他线程进入，当然这种情况几乎很少发生，但还是得考虑。
ABA问题就是线程1的A值去比较V值，发现相等，但是如果在这之前，线程2将V值改了，线程3又将V值改回来，那这样其实A值和V值是相等的，但其实里面已经有了变动，所以叫ABA问题，可以采用时间戳，在对比那一步，加入了时间戳对比就可以了，或者如果是elasticsearch中可以采用版本号比较。
cas应用层实现做法，大家也可以去看看disruptor框架的做法，里面提出了一个前门后门的概念，采用环形缓存做法，据说非常高效；
如果还有别的地方没有考虑到，欢迎大家提出，一起学习进步。
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