CAS: compare and swap

这是一条现代 CPU 的硬件同步原语，即由 CPU 保证其原子性。

需要提供三个参数：内存位置、预期值、新值。如果内存位置的值与预期值相匹配，那么处理器会自动将该位置更新为新值，否则不做任何操作。

Java 通过 JNI ( Java Native Interface ) 调用 C/C++ 方法来执行 CPU 的 CAS 指令，完成该任务。

这是 Java 的 J.U.C. ( java.util.concurrent ) 包实现原子操作的基础。

我们来举个例子讲一讲。

单线程下可以这种操作：

if (a == b) a++;

但多线程下我们要么加锁，要么使用“自旋 CAS”（自旋 == 忙等待）：

volatile int value;

for (;;) {
    int curValue = get();  
    if (compareAndSet(curValue, newValue))  
        return curValue;  
}

JNI 调用长这样：

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {   
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

一些问题

ABA 问题

CAS 不能检测 ABA 问题，即某变量虽然被多次修改（A->B->A），却最终改回了期望值，这将导致 CAS 成功，实际上该变量被修改过你却不知道！在这种情况下，考虑对每个操作添加版本号计数来避免。

从 Java 1.5开始 atomic 包提供了 AtomicStampedReference 类来解决 ABA 问题。这个类的 compareAndSet 方法首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

关于ABA问题参考文档: http://blog.hesey.net/2011/09/resolve-aba-by-atomicstampedreference.html

只能保证一个共享变量的原子操作

有一个取巧的办法，就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。从 Java 1.5 开始提供了 AtomicReference 类来保证引用对象之间的原子性，可以把多个变量放在一个对象里来进行 CAS 操作。

资源竞争严重时慎用

自旋 CAS 在资源竞争严重时，会导致频繁失败，浪费 CPU 时间，耗尽分配给它的时间片。Java 1.6 之后改进过的 synchronized 原语在此时能获得更好的性能。