CAS乐观锁

什么是CAS

1. CAS比较并替换，是一种并发编程中用到的一种技术。
2. CAS是原子性，保证并发安全，而不是保证并发同步
3. CAS是CPU的一个指令
4. CAS是非阻塞的、轻量级的乐观锁

为什么说CAS是乐观锁

乐观锁，严格来说并不是锁，通过原子性来保证数据的同步，比如说数据库的乐观锁，通过版本控制来实现等，所以CAS不会保证线程同步。乐观的认为在数据更新期间没有其他线程影响

synchronized是悲观锁，这种线程一旦得到锁，其他需要锁的线程就挂起的情况就是悲观锁。

CAS原理

CAS(compare and swap) 比较并替换，就是将内存值更新为需要的值，但是有个条件，内存值必须与期望值相同。举个例子，期望值 E、内存值M、更新值U，当E == M的时候将M更新为U。

例子：

1.在内存地址V当中，存储着值为10的变量。

image.png

2.此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说，旧的预期值A=10，要修改的新值B=11。

image.png

3. 在线程1要提交更新之前，另一个线程2抢先一步，把内存地址V中的变量值率先更新成了11。

image.png

4. 线程1开始提交更新，首先进行A和地址V的实际值比较（Compare），发现A不等于V的实际值，提交失败。

image.png

5. 线程1重新获取内存地址V的当前值，并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说，A=11，B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋。

image.png

6. 这一次比较幸运，没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare，发现A和地址V的实际值是相等的。

   
   image.png

7.线程1进行SWAP，把地址V的值替换为B，也就是12。

image.png

CAS优缺点

• 优点
  非阻塞的轻量级的乐观锁，通过CPU指令实现，在资源竞争不激烈的情况下性能高，相比synchronized重量锁，synchronized会进行比较复杂的加锁，解锁和唤醒操作。
• 缺点
  （1）ABA问题
  线程C、D,线程D将A修改为B后又修改为A,此时C线程以为A没有改变过，java的原子类AtomicStampedReference，通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。
  （2）自旋时间过长，消耗CPU资源，
  如果资源竞争激烈，多线程自旋长时间消耗资源。

底层实现