通俗易懂解析CAS

CAS是 "比较和交换 "的意思,该算法在设计并发算法时较为常用，CAS算法的本质是将变量的实际值与变量的预期值进行比较，如果实际值与预期值相符，则将变量的实际值赋值成传入的新值。例如我知道这个变量应该是3，我想把它改成4，但是由于这是一个多线程环境，我知道其他人可能正在处理同一个变量，所以我首先检查这个变量的值是否和我想的一样是3，如果是，那么我就把它改成4，如果我看到这个变量现在是5，那么这意味着其他人正在处理它，所以让我现在不要碰它。

当多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个线程会成功更新，其余的会更新失败，更新失败的线程不会被暂停,而是继续尝试操作，当然，更新失败的线程也可以提前返回，所以CAS算法是非阻塞的，基于上述原则，CAS操作可以在没有锁的帮助下实现适当的并发处理。

ABA问题

ABA问题是CAS算法的一个缺点。实现CAS算法的一个重要前提是在某一时刻取出内存中的数据，并在下一时刻进行比较和替换，在这个时间差中，数据可能发生变化。假设有两个线程需要对内存中的一个变量进行CAS操作，线程一首先从内存中获得变量A的值a，线程二也从内存中获得变量A的值a，并将变量A的值a修改为b，完成一系列操作之后将b再改为a，此时，线程一进行CAS操作，发现内存中变量A的值仍然是a，于是认为与预期值一致，操作成功。虽然线程一的CAS操作是成功的，但这并不意味着这个过程中没有问题。

ABA问题可以通过版本号来解决，每一次数据被修改，都会带来一个版本号。如果版本号与数据版本一致，则数据被修改，版本号为+1，否则执行失败，因为每次操作的版本号都会增加，所以不需要担心ABA问题。

使用java模拟CAS算法;

class CompareAndSwap {

    private int value;

    //获取内存值
    public synchronized int get() {
        return value;
    }

    //交换
    public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue) {
        //获得内存值
        int oldValue = value;
        //比较
        if (oldValue == expectedValue) {
            this.value = newValue;
        }
        return oldValue;
    }

    //cas
    public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue) {
        return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue, newValue);
    }
}

public class TestCompareAndSwap {
    private static CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    int expectedValue = cas.get();
                    boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, (int) (Math.random() * 101));
                    System.out.println(b);
                }
            }).start();
        }
    }
}