先来看看概念，【CAS】 全称“CompareAndSwap”，中文翻译即“比较并替换”。
定义：CAS操作包含三个操作数 —— 内存位置（V），期望值（A），和新值（B）。
如果内存位置的值与期望值匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则，
处理器不作任何操作。无论哪种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值。
（CAS在一些特殊情况下，仅返回CAS是否成功，而不提去当前值）CAS有效说明了
“我认为【位置V】应该包含【值A】：如果包含【值A】，则将【新值B】放到这个位置；
否则，不要更改该位置的值，只告诉我这个位置现在的值即可”。
- 怎么使用JDK提供CAS支持？
Java中提供了对CAS操作的支持，具体在【sun.misc.unsafe】类中（官方不建议直接使用）
public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);
参数var1：表示要操作的对象
参数var2：表示要操作对象中属性地址的偏移量
参数var4：表示需要修改数据的期望的值
参数var5：表示需要修改为的新值
- 此处描述一下 偏移量 的概念？
「Java」手把手理解CAS实现原理
这里的偏移量就像我们【new】一个对象，对象的地址就是【0x001】，那么value的地址就是【0x002 = 0x001 + 1】，
【+1】就是偏移量。
- CAS的实现原理是什么？
CAS通过调用JNI的代码实现（JNI：Java Native Interface），允许java调用其他语言，
而【compareAndSwapXXX】系列的方法就是借助“C语言”来调用cpu底层指令实现的。
以常用的【Intel x86】平台来说，最终映射到cpu的指令为【cmpxchg】（compareAndChange），
这是一个原子指令，cpu执行此命令时，实现比较替换操作。
- 那么问题来了，现在计算机动不动就上百核，【cmpxchg】怎么保证多核下的线程安全？
系统底层进行CAS操作时，会判断当前系统是否为多核系统，如果是，就给【总线】加锁，
只有一个线程对总线加锁成功， 加锁成功之后会执行CAS操作，也就是说CAS的原子性是平台级别的。
- 那么问题又来了，CAS这么流批，就不会有什么问题么？
1》高并发下，其他线程会一直处于自旋阻塞状态
2》ABA问题（重要）
- 什么是ABA问题呢？
CAS需要在操作值的时候，检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，
但是可能会有这样一个情况，如果一个值原来是A，在CAS方法执行之前，被其他线程修改为了B，然后又修改回成A，
此时CAS方法执行之前，检查的时候发现它的值并没有发生变化，但实际却变化了，这就是【CAS的ABA】问题。
「Java」手把手理解CAS实现原理
- 话不多说，我们这里用代码来模拟一下ABA问题：
public class CasABADemo1 {
private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
public static void main(String[] args) {
System.out.println("mainThread 当前count值为： " + count.get());
Thread mainThread = new Thread(() -> {
try {
int expectCount = count.get();
int updateCount = expectCount + 1;
System.out.println("mainThread 期望值：" + expectCount + ", 修改值：" + updateCount);
Thread.sleep(2000);//休眠2000s ，释放cpu
boolean result = count.compareAndSet(expectCount, updateCount);
System.out.println("mainThread 修改count ： " + result);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread otherThread = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(20);//确保主线程先获取到cpu资源
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count.incrementAndGet();
System.out.println("其他线程先修改 count 为：" + count.get());
count.decrementAndGet();
System.out.println("其他线程又修改 count 为：" + count.get());
});
mainThread.start();
otherThread.start();
}
}
结果：
mainThread 当前count值为： 0
mainThread 期望值：0, 修改值：1
其他线程先修改 count 为：1
其他线程又修改 count 为：0
mainThread 修改count ： true
最后结果可以看出【mainThread】修改成功，但是【mainThread】获取到的【expectCount】虽然也是1，但已经不是曾经的【expectCount】。
- 如何解决ABA问题呢？
解决ABA最简单的方案就是给值加一个版本号，每次值变化，都会修改他的版本号，
CAS操作时都去对比次版本号。
- java中提供了一种版本号控制的方法，可以解决ABA问题：
public boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)
「Java」手把手理解CAS实现原理
- 我们对上述代码改造一下，再看看结果：
public class CasABADemo2 {
private static AtomicStampedReference<Integer> count = new AtomicStampedReference<>(0, 1);
public static void main(String[] args) {
System.out.println("mainThread 当前count值为： " + count.getReference() + ",版本号为：" + count.getStamp());
Thread mainThread = new Thread(() -> {
try {
int expectStamp = count.getStamp();
int updateStamp = expectStamp + 1;
int expectCount = count.getReference();
int updateCount = expectCount + 1;
System.out.println("mainThread 期望值：" + expectCount + ", 修改值：" + updateCount);
Thread.sleep(2000);//休眠2000s ，释放cpu
boolean result = count.compareAndSet(expectCount, updateCount, expectStamp, updateStamp);
System.out.println("mainThread 修改count ： " + result);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread otherThread = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(20);//确保主线程先获取到cpu资源
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count.compareAndSet(count.getReference(), count.getReference() + 1, count.getStamp(), count.getStamp() + 1);
System.out.println("其他线程先修改 count 为：" + count.getReference() + " ，版本号：" + count.getStamp());
count.compareAndSet(count.getReference(), count.getReference() - 1, count.getStamp(), count.getStamp() + 1);
System.out.println("其他线程又修改 count 为：" + count.getReference() + " ，版本号：" + count.getStamp());
});
mainThread.start();
otherThread.start();
}
}
结果：
mainThread 当前count值为： 0,版本号为：1
mainThread 期望值：0, 修改值：1
其他线程先修改 count 为：1 ，版本号：2
其他线程又修改 count 为：0 ，版本号：3
mainThread 修改count ： false
可见添加版本号可以完美的解决ABA问题！
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