CAS分析

一、概念

CAS英文名为 Compare And Swap 中文意思为比较并交换

CAS机制中使用了3个基本操作数，内存地址V,旧的预期值A,要修改的新值B,更新一个变量的时候，只有当预期值A等于内存地址V中的实际值时，才能将内存地址V对应的值改位B

举例：在内存地址V中，存储着值为10的变量，此时，线程1想要对变量值加1，对线程1来说预期值为10，更新值为11，若在线程1要提交更新之前，线程2抢先修改了内存地址中的值，线程1开始提交更新，发现内存地址中的值为11，而自己预期值为10，不相等提交失败，然后线程1通过自旋重新获取内存地址中的值，重新计算需要更新的值，此时，对线程1来说，A=11,B=12。

从思想上来说，CAS属于乐观锁，

二、CAS缺点

  • CPU开销较大

    • 在并发量比较高的情况下，如果许多线程通过自旋反复尝试更新某一个变量，却一直又更新不成功，会给CPU带来极大的压力

  • 不能保证代码块的原子性

    • CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性，比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用重量级的 Synchronized 或者相应的lock
  • ABA问题

三、CAS带来的ABA问题以及解决方案

  • ABA问题产生场景
    假如内存地址中有一个值为A的变量，现在有三个线程想要更新内存地址中的值，
    线程1：获取当前值A,期望更新为B,
    线程2：获取当前值A,期望更新为B,
    线程3：期望更新为A
    接下来，线程1抢先一步执行成功，把当前值从A更新为B,同时线程2因为某种原因被阻塞了，没有进行更新操作，线程3此时过来获取到内存地址中值B,将B改为A,最后线程2恢复了运行状态，发现此时内存地址中的值和自己的期望值相等，又将值改为B。此时内存中的地址值经历了 A —> B —> A的改变。
    表面上看没有什么问题，但是在某些场景下就是致命的。
    比如，小明网上账户上有100块钱，要支付50元，由于网络等原因，多点了几下，第一次将账户的余额改为50元，此时，小红给小明转账50元，此时账户余额为100元，由于上面的网络延迟，多点几下的操作请求也遵循CAS,期望值100，更新值50，又将小明的账户余额改为50元，此时小明实际余额少了50元。
    解决方案：
    添加一个版本号，每次比较并更新版本号就能解决ABA问题。