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CAS的概念
◆算法
对于并发控制来讲，使用锁是一种悲观的策略。它老是假设每次请求都会产生冲突，若是多个线程请求同一个资源，则使用锁宁肯牺牲性能也要保证线程安全。而无锁则是比较乐观的看待这个问题，它会假设每次访问都没有冲突，这样就提升了效率。可是事实难料、这个冲突是避免不了的，无锁也考虑到了确定会遇到冲突，对于冲突的解决无锁就使用一种比较交换（CAS）的技术来检测冲突。一旦检测到冲突就重试当前操做直到成功为止。数组
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CAS算法
◆安全
CAS机制中使用了3个基本操做数CAS（V,E,N）：V表示要更新的变量，E表示预期值，N表示新值。bash
CAS更新一个变量的时候，只有当变量的预期值E和要更新的变量V的实际值相同时，才会将V的值修改成N。多线程
一个简单的例子：
在内存地址V当中，存储一个值为1的变量。并发
此时线程1想把变量的值增长1.对线程1来讲，预期值E=1，要修改的新值N=2.性能
在线程1要提交更新以前，另外一个线程2抢先一步，把V的值率先更新成了2。ui
此时线程1开始提交更新，首先进行预期值E和变量V的实际值比较，发现E不等于V的实际值，提交失败。this
失败后线程1 从新获取内存地址V的当前值，并从新计算想要修改的值。此时对线程1来讲，E=2，V=2。这个从新尝试的过程被称为自旋。spa
若是这一次依然在提交时发现被线程2把V值更新到了3则再次重复步骤5。此时E=3，V=3
步骤5执行执行完毕后再次更新发现没有其余线程改变V的值。线程1进行比较，发现A和V的值是相等的。则线程1进行交换，把V的值替换为N，也就是2.
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Java中CAS的底层实现
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咱们看一下AtomicInteger当中经常使用的自增方法incrementAndGet：
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public final int incrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}复制代码 |
这里涉及到两个重要的对象，一个是unsafe，一个是valueOffset。
unsafe是什么东西呢？它JVM为咱们提供了一个访问操做系统的后门，unsafe为咱们提供了硬件级别的原子操做。而valueOffset对象，是经过unsafe.objectFiledOffset方法获得，所表明的是AtomicInteger对象value成员变量在内存中的偏移量。咱们能够简单的把valueOffset理解为value变量的内存地址。
而unsafe的getAndAddInt方法顾名思义就是使用操做系统的原子操做来为咱们实现当前的的++操做并把旧值返回回来。由于是返回的旧值因此
incrementAndGet方法返回的数据应该是这个旧值加上1
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CAS的缺点
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CPU开销过大
在并发量比较高的状况下，若是许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很到的压力。
不能保证代码块的原子性
CAS机制所保证的知识一个变量的原子性操做，而不能保证整个代码块的原子性。好比须要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用synchronized了。
ABA问题
这是CAS机制最大的问题所在。
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咱们如今来讲什么是ABA问题。
假设小王帐户有1000块钱，即v=1000。
这时有三个线程想使用CAS的方式更新这个小王的帐户。线程1和线程2已经获取当前帐户余额为1000，线程3还未获取当前值。
线程1为花呗扣款、线程2为花呗扣款的备用操做（避免第一次扣款失败），线程3为工资入帐
接下来，线程1先一步执行成功，把当前帐户成功从1000减小到500；同时线程2由于某种缘由被阻塞住，没有及时扣款；线程3在线程1扣款以后，获取了当前值500。
在以后，线程2仍然处于阻塞状态，线程3继续执行，成功入帐工资500，把当前值又变回了1000。
此时，线程2恢复运行状态，进行更新以前查询E和V相同，因此坚决果断的进行又一次帐户扣款。
这种扣款的方式对于小王来讲确定是不可接受的（估计都要疯了），解决方案就是在操做的时候加个版本号或者是时间戳来标示状态信息。
一样以刚才的例子来讲：
假设小王帐户有1000块钱，即v=1000。
这时有三个线程想使用CAS的方式更新这个小王的帐户。线程1和线程2已经获取当前帐户余额为1000，线程3还未获取当前值。可是呢，这里线程1和2还须要记录一个获取当前帐户余额的最后更新时间，好比9.30.
一样的线程1为花呗扣款、线程2为花呗扣款的备用操做（避免第一次扣款失败），线程3为工资入帐。
接下来，线程1先一步执行成功，把当前帐户成功从1000减小到500；此时帐户余额的时间戳就已经变了，好比9.31。同时线程2由于某种缘由被阻塞住，没有及时扣款；线程3在线程1扣款以后，获取了当前值500和时间戳9.31。
在以后，线程2仍然处于阻塞状态，线程3继续执行，成功入帐工资500，把帐户又变回了1000，同时时间戳更新为9.32。
此时，线程2恢复运行状态，进行更新以前查询E和V虽然相同，可是时间戳确是不同的。
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Java提供的12种原子操做类
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原子更新基本类型
AtomicBoolean：原子更新布尔类型
AtomicInteger：原子更新整型
AtomicLong：原子更新长整型。复制代码
原子更新数组
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AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。
AtomicLongArray：原子更新长整型数组里面的元素。
AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。复制代码 |
原子更新引用类型
AtomicReference：原子更新引用类型。
AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。
AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。复制代码 |
原子更新字段
AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型字段的更新器。
AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段的更新器。
AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。复制代码 |