CAS技术实现之底层原理

小伙伴们都知道，i++其实并非是原子性操作，在多线程环境下会有线程安全的问题，下面我们来写个测试demo来验证这条结论。

通过上面的小例子我们可以发现每次计算的结果都有偏差。为什么会存在偏差呢？这是因为JMM将内存分为工作内存+主内存。我们的运算工作是在工作内存中进行，然后再将得到的值同步到主内存中。

通过上图我们可以看到，一开始主内存中i=0，此时线程A把i读到工作内存，并开始进行i++的运算，然后把运算结果i=1同步给主内存。但是因为整个过程并不是原子性的（线程A运算的过程中，线程B也可以进行运算），这时候线程A还没有来得及把计算后的值刷新回主内存，线程B就开始进行了i++的操作，此时线程B拿到的i的值为0，而不是线程A计算后的1，这样线程B经过运算，得到的结果也是1，这样就导致最终结果是1而不是我们期望的2，从而造成线程安全问题。

1.synchronized锁

当我们对i++加了synchronized锁后，就可以保证它具有原子性，从而保证同一时刻只有一个线程能对i进行++操作，进而保证线程安全。

通过synchronized锁后，得到的结果跟预期结果相符。synchronized底层原理不是本篇文章的重点，后面会单出一篇文章来进行剖析。

2.通过J.U.C包下的AtomicInteger

ok,前面铺垫那么多，现在正式引入本文的重点： CAS ,AtomicInteger就是基于CAS技术实现的。

CAS，Compare and Swap即比较并替换。它是乐观锁思想的一种实现方式。

通过图我们可以看出CAS实现原理：CAS有三个操作数：内存值V、旧的预期值A、要修改的值B，当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值修改为B并返回true，否则什么都不做并返回false。

1.点开getAndIncrement()方法，我们会发现AtomicInteger调用了Unsafe的getAndInt()方法

小知识： JVM是规范，目前市面上主要有四种实现

1）Hotspot：最常用的jvm实现

2）JRocket：JRocket是BEA公司的JVM.使用WebLogic的用户,往往使用JRocket虚拟机.

3）J9：IBM公司的JVM

4）Harmony：IBM和Intel搞的开源JVM. IBM牵头,主力是Intel.

找到 atomic_linux_x86.inline.hpp ，找到cmpxchg方法

CAS是一种乐观锁，采用自旋的方式来等待其他线程完成工作。在竞争比较低且等待时间短的任务场景中表现优异。

1）因为CAS采用自旋方式，而自旋是需要占用CPU资源的。

2）只能保持一个变量的原子操作

3） ABA问题

这里我来给小伙伴解释下什么是ABA问题，还是拿CAS流程图来讲

前面我们也提到了，CAS虽然会占用CPU资源，但是只在用户态就可以完成加锁的过程（不需要涉及到内核态）。那么线程数较少，竞争不激烈，等待时间短的场景就是CAS的最佳适用场景。小伙伴们get到了吗？