并发编程(2)-CAS

1.What-CAS是什么？

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CAS是英文翻译是Compare And Swap的缩写，也就是比较并交换的意思。它是一个机制，是个负责同步的机制，再加一条，它还是一个非阻塞同步的机制。既然说到了，非阻塞同步，那什么是阻塞同步呢？我们知道在Java中，如果想确保一段代码或者一个方法，在多线程并发的场景下，在某个时间段，只由一个线程运行，我们通常采用的方法是加上synchronized关键字。

举个例子：

看下面这段代码，我们期待的结果是count = 100，但最后的结果往往不是100.

运行了一次上面的代码，结果是90，当然也可能是其他值。因为上面的代码不能保证在多线程并发的场景下，count++的原子性，实际上count++本身不是一个原子类型的操作，它有好几个步骤，导致结果不可预知。

怎么样才能保证最后得到的值一定是100呢？加个锁，比如synchronized，来保证下一个执行count++的线程是在当前线程执行完完整的count++操作后，再去执行count++操作，而不是在当前线程还没有执行完count++，又有其他线程执行count++，导致最后的值小于100。

加上锁后：

运行结果100，达到了预期要求。

注意：

在加上synchronized后，当有某个线程获取了锁，并执行count++的过程中，其他线程如果也要执行count++,只能阻塞等待，在执行线程释放锁之前，其他线程什么也做不了。这就是阻塞^_^。而CAS提供了一种非阻塞的方式。

2.How-CAS机制是怎么运作的？

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场景：变量a是一个多线程共享的变量，每个线程在执行代码的时候，都会对共享变量a进行加1操作，变量a保存在内存地址为0xA002的地方，a的当前值是100。

此时线程0开始执行，从内存中取出值100,100对于线程0来说，就是旧的预期值；线程0将100加1，得到101,101就是要修改的新值；得到新值后，线程0准备将新值101放入内存，but。。。在此之前，另一个线程1，已经将当前的内存值更新为了101。那线程0还更新吗？更新，但不会成功，注意这里所说的更新是一系列操作，并不是直接将值改成101。这个更新操作由以下几个步骤组成。

i>Compare(比较)：将旧的预期值100，和地址0xA002地址保存的实际值，进行比较。

ii>Swap(交换)：只有当旧的预期值和地址0xA002地址保存的实际值相等时，才进行交换；因为当前值已经变更为了101，不等于旧的预期值100，所以此次不交换，也就是没有更新成功。

iii>重新取值：线程0更新失败，重新从0xA002地址取值，取到新值101。再开启新一轮的加1->比较->swap等操作，这个过程就是自旋。

3.Example-CAS实例

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AbstractQueuedSynchronizer中就有几个Compare And Set方法，原理和上面讲的一样一样的^_^。

这里面的compareAndSet方法，调用的都是unsafe的方法，那这个unsafe是个什么东东?

可以参考这两篇文章，讲的很详细

1）http://blog.csdn.net/dfdsggdgg/article/details/51538601

2）http://mishadoff.com/blog/java-magic-part-4-sun-dot-misc-dot-unsafe/

这个类的大部分方法都是native实现，native方法绕开了JVM，效率上会有一定提升。