- CAS是什么？
- CAS帶來的三大問題
- ABA問題
- 循環時間長開銷大
- 只能保證一個共享變量的原子操作
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http://www.lxweimin.com/p/68f9cd012de8
1. CAS是什么？
CAS：Compare and Swap，即比較再交換。
CAS算法理解：CAS是一種無鎖算法，CAS有3個操作數，內存值E，舊的預期值V，要修改的新值N。當且僅當預期值V和內存值E相同時，將內存值E修改為N，否則什么都不做。
CAS算法圖解：
上圖描述了CAS的原理，以及帶來的三大問題以及問題出現的位置。
2. CAS帶來的三大問題
1.ABA問題
因為CAS需要在操作值的時候，檢查值有沒有發生變化，如果沒有發生變化則更新，但是如果一個值原來是A，變成了B，又變成了A，那么CAS進行檢查的時候發現它的值沒有發生變化，但是實際上卻變化了。ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變量前面加上版本號，每次變量更新的時候把版本號加1，那么A->B->A就會變成1A->2B->3A。從Java 1.5開始，JDK的Atomic包里提供了一個類AtomicStampedReference來解決ABA問題。這個類的compareAndSet方法的作用是首先檢查當前引用是否等于預期引用，并且檢查當前的標志是否等于預期標志，如果全部相等，則以原子方式將該應用和該標志的值設置為給定的更新值。
2.循環時間長開銷大
自旋CAS如果長時間不成功，會給CPU帶來非常大的執行開銷，如果JVM能支持處理器提供的pause指令，那么效率會有一定的提升。pause指令有兩個作用：第一，它可以延遲流水線執行指令（de-pipeline），使CPU不會消耗過多的執行資源，延遲的時間取決于具體實現的版本，在一些處理器上延遲時間是零；第二，它可以避免在循環的時候因內存順序沖突（Memory Order Violation）而引起CPU流水線被清空，從而提高CPU的實行效率。
3.只能保證一個共享變量的原子操作
當對一個共享變量執行操作時，我們可以使用循環CAS的方式來保證原子操作，但是對多個共享變量操作時，循環CAS就無法保證操作的原子性，這個時候可以用鎖。還有一個取巧的辦法，就是把多個共享變量合并成一個共享變量來操作。比如，有兩個共享變量i=2,j=a,合并一下ji=2a,然后用CAS來操作ij。從Java 1.5開始，JDK提供了AtomicReference類來保證引用對象之前的原子性，就可以把多個變量放在一個對象里來進行CAS操作。
