漫畫：什麼是 CAS 機制？，漫畫cas機制

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樣本程式：啟動兩個線程，每個線程中讓靜態變數count迴圈累加100次。

最終輸出的count結果是什麼呢？一定會是200嗎？

加了同步鎖之後，count自增的操作變成了原子性操作，所以最終的輸出一定是count=200，代碼實現了安全執行緒。

為什麼這麼說呢？關鍵在於效能問題。

Synchronized關鍵字會讓沒有得到鎖資源的線程進入BLOCKED狀態，而後在爭奪到鎖資源後恢複為RUNNABLE狀態，這個過程中涉及到作業系統使用者模式和核心模式的轉換，代價比較高。

儘管Java1.6為Synchronized做了最佳化，增加了從偏向鎖到輕量級鎖再到重量級鎖的過度，但是在最終轉變為重量級鎖之後，效能仍然較低。

所謂原子操作類，指的是java.util.concurrent.atomic包下，一系列以Atomic開頭的封裝類。例如AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong。它們分別用於Boolean，Integer，Long類型的原子性操作。

現在我們嘗試在代碼中引入AtomicInteger類：

使用AtomicInteger之後，最終的輸出結果同樣可以保證是200。並且在某些情況下，代碼的效能會比Synchronized更好。

什麼是CAS？

CAS是英文單詞Compare And Swap的縮寫，翻譯過來就是比較並替換。

CAS機制當中使用了3個基本運算元：記憶體位址V，舊的預期值A，要修改的新值B。

更新一個變數的時候，只有當變數的預期值A和記憶體位址V當中的實際值相同時，才會將記憶體位址V對應的值修改為B。

這樣說或許有些抽象，我們來看一個例子：

1.在記憶體位址V當中，儲存著值為10的變數。

2.此時線程1想要把變數的值增加1。對線程1來說，舊的預期值A=10，要修改的新值B=11。

3.線上程1要提交更新之前，另一個線程2搶先一步，把記憶體位址V中的變數值率先更新成了11。

4.線程1開始提交更新，首先進行A和地址V的實際值比較（Compare），發現A不等於V的實際值，提交失敗。

5.線程1重新擷取記憶體位址V的當前值，並重新計算想要修改的新值。此時對線程1來說，A=11，B=12。這個重新嘗試的過程被稱為自旋。

6.這一次比較幸運，沒有其他線程改變地址V的值。線程1進行Compare，發現A和地址V的實際值是相等的。

7.線程1進行SWAP，把地址V的值替換為B，也就是12。

從思想上來說，Synchronized屬於悲觀鎖，悲觀地認為程式中的並發情況嚴重，所以嚴防死守。CAS屬於樂觀鎖，樂觀地認為程式中的並發情況不那麼嚴重，所以讓線程不斷去嘗試更新。

CAS的缺點：

1.CPU開銷較大

在並發量比較高的情況下，如果許多線程反覆嘗試更新某一個變數，卻又一直更新不成功，迴圈往複，會給CPU帶來很大的壓力。

2.不能保證代碼塊的原子性

CAS機制所保證的只是一個變數的原子性操作，而不能保證整個代碼塊的原子性。比如需要保證3個變數共同進行原子性的更新，就不得不使用Synchronized了。

3.ABA問題

這是CAS機制最大的問題所在。

什麼是ABA問題？怎麼解決？我們下一期來詳細介紹。

幾點補充：

本漫畫純屬娛樂，還請大家盡量珍惜當下的工作，切勿模仿小灰的行為哦。

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