解决并发问题的CAS思想及原理

 

全称为：Compare and swap（比较与交换），用来解决多线程并发情况下使用锁造成性能开销的一种机制；

 

原理思想：CAS(V,A,B)，V为内存地址，A为预期原值，B为新值。如果内存地址V的值等于A，那么将V修改成B；否则，说明V被其他线程处理过。那么，是否有可能在即将修改V的值为B的时候被其他线程修改了V的值了？答案是不可以的，因为CAS操作实际上由CPU提供支持，是原语（原语是操作系统或计算机网络用语范畴。是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程，具有不可分割性，即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断）。

 

CAS的缺点：

CAS虽然很高效的解决了原子操作问题，但是CAS仍然存在三大问题。

1. 循环时间长开销很大 : 如果CAS失败，会一直进行尝试。如果CAS长时间一直不成功，可能会给CPU带来很大的开销。
2. 只能保证一个共享变量的原子操作。
3. ABA问题。如果内存地址V初次读取的值是A，并且在准备赋值的时候检查到它的值仍然为A，那我们就能说它的值没有被其他线程改变过了吗？如果在这段期间它的值曾经被改成了B，后来又被改回为A，那CAS操作就会误认为它从来没有被改变过。这个漏洞称为CAS操作的“ABA”问题。Java并发包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类“AtomicStampedReference”，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。因此，在使用CAS前要考虑清楚“ABA”问题是否会影响程序并发的正确性，如果需要解决ABA问题，改用传统的互斥同步可能会比原子类更高效。