浅谈CAS原理_cas算法原理

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1. 背景

我们知道，synchronized就是一种独占锁，独占锁是一个悲观锁，会导致其他所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。而另一种更加有效的锁就是乐观锁，CAS就是一种乐观锁

2. CAS原理

CAS（Compare And Swap），比较并交换。我们知道，如果我要对一个变量进行操作，可以分为三个步骤

1. 读取该变量的值
2. 进行一系列的运算得到新的结果
3. 将运算的结果保存

这儿需要知道CAS中有三个概念：内存地址的值V，旧值（从内存地址读取到的值）A，新值（进行操作后的结果值）B。对应上面三个步骤就是：值V保存在内存中，要修改的时候，会先去读取该内存中的值，读取到的值为A，此时A=V，然后进行操作得到结果B，此时需要将B写入内存才算是对该变量进行了完整的修改。那么此时需要再去读取内存中的值，判断该值是否等于A，如果等于，那么就直接将B写入。如果不等于，说明你在运算的过程中，其他的线程对该变量已经做了修改，那么你此时得到的这个B是没有意义的。不能写入。只能再次重复上面的操作（自旋），重新读取内存中的值，计算之后再进行比较，直到B可以被保存为止。这就是CAS的原理。

3. ABA问题

但是这种方式会有一个问题：ABA，就是说你在要保存B的时候，会去读取内存中的值判断是否和A相等，确保这期间没有其他线程操作过该变量。但是如果相等的话，你能确认这期间这个值没有被修改过吗？有可能期间被多次修改了，只不过最后得到的值恰好和原来的A相等。所以你不能保证相等时就是没有被修改过。这种情况可以加一个版本号来判断。例如1A-2B-3A，这样你就知道这个A其实已经不是原来的那个A了。

4. 缺点

因为该机制是没有加锁的，所有线程都可以任意操作该变量，虽然可以确保线程安全，但是如果并发太大，导致很多线程都在操作该变量，这会导致有大量的线程进行自旋，这无疑是增加了CPU的资源消耗。

5. 疑问

其实我自己有个疑问，这个真的安全吗？在保存B之前会判断内存中的值是否和A相等，相等就可以保存B。那如果有多个线程在操作该变量，操作完之后去读取内存中的值，并和各自线程中的A进行比较，假设这些线程都是在其他线程写入之前读取到内存中的值，也就是这几个线程读取到的值都和A相等，那么在写入的时候不就会出现先写入B值的线程的值会被后面写入的覆盖掉吗？

这个可能是自己对操作系统底层的原理不太了解，所以会有这样的疑问吧。

希望会这个问题的大佬不吝赐教，也希望自己以后在搞懂这个问题之后，来这儿将这个问题解决掉。