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前言

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1、CAS 算法

在java中锁分为乐观锁和悲观锁。

1、悲观锁是将资源锁住，等一个之前获得锁的线程释放锁之后，下一个线程才可以访问。

2、乐观锁采取了一种宽泛的态度，通过某种方式不加锁来处理资源，比如通过给记录加version来获取数据，性能较悲观锁有很大的提高。

CAS是compare and swap的缩写，即我们所说的比较交换。CAS是一种基于锁的操作，（又称为无锁操作）是一种乐观锁策略。

1.1、原理

CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期值（A）和新值(B)。如果内存地址里面的值和A的值是一样的，那么就将内存里面的值更新成B。CAS是通过无限循环来获取数据的，当多个线程使用CAS操作一个变量是，只有一个线程会成功，并成功更新，其余会失败。失败的线程会重新尝试（我们自己设置的哦），直到没有冲突为止，当然也可以选择跳过或者，或者挂起线程

1.1.1、AtomicLong 原子性操作类

1.1.1.1、不使用synchronize，使用原子性操作类AtomicLong

public class _1_AtomicMethod {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                if (Counter.addOne() == 1000) {
                    System.out.println("counter = 1000");
                }
            });
            thread.start();
        }
    }

}


class Counter {
    private static AtomicLong atomicLong = new AtomicLong(0);

    public static long addOne() {
        return atomicLong.incrementAndGet();
    }
}

1.1.1.2、atomicLong.incrementAndGet方法解析

incrementAndGet调用getAndAddLong方法

getAndAddInt方法解析：拿到内存位置的最新值v，使用CAS尝试修将内存位置的值修改为目标值v + delta，如果修改失败，则获取该内存位置的新值v，然后继续尝试，直至修改成功。

value：使用volatile修饰保证了可见性

private volatile long value;

public final long incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
}

getAndAddLong调用compareAndSwapLong，即本文的主角CAS

unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); CAS(Compare And Swap)，意思是如果valueOffset位置包含的值与expect值相同，则更新valueOffset位置的值为update，并返回true，否则不更新，返回false。

public final long getAndAddLong(Object o, long offset, long delta) {
    long v;
    do {
        v = getLongVolatile(o, offset);
    } while (!compareAndSwapLong(o, offset, v, v + delta));
    return v;
}

1.2、CAS 问题

1.2.1、ABA 问题

因为CAS会检查旧值有没有变化，这里存在这样一个有意思的问题。比如一个旧值A变为了成B，然后再变成A，刚好在做CAS时检查发现旧值并没有变化依然为A，所以继续执行了，但是实际上的确发生了变化。

不容易看出问题的主要还是因为：“值是一样的”等同于“没有发生变化”（就算被改回去了，那也是变化）的认知。毕竟在大多数程序代码中，我们只需要知道值是不是一样的，并不关心它在之前的过程中有没有发生变化；所以，当我需要知道之前的过程中“有没有发生变化”的时候，ABA就是问题了。

解决方案：可以沿袭数据库中常用的乐观锁方式，添加一个版本号可以解决。原来的变化路径A->B->A就变成了1A->2B->3C。 1A——2B——3A 即使数据仍然是A，但是最后一步A的版本号为3，1A≠3A，因此可以避免ABA的问题

1.2.2、自旋时间过长

使用CAS时非阻塞同步，也就是说不会将线程挂起，会自旋（无非就是一个死循环）进行下一次尝试，如果这里自旋时间过长对性能是很大的消耗。

1.2.3、只能保证一个共享变量的原子操作

当对一个共享变量执行操作时CAS能保证其原子性，如果对多个共享变量进行操作，CAS就不能保证其原子性。有一个解决方案是利用对象整合多个共享变量，即一个类中的成员变量就是这几个共享变量。然后将这个对象做CAS操作就可以保证其原子性。atomic中提供了AtomicReference来保证引用对象之间的原子性。

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