Java 中的CAS-蒲公英云

Java 中的CAS

`一、CAS`

CAS 就是 Compare and Swap (比较并操作) 的意思。很多的 CPU 直接支持 CAS 指令。CAS 是一项乐观锁技术，当多个线程尝试使用 CAS 同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。
CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。当且仅当预期值 A 和内存值 V 相同时，将内存值 V 修改为 B，否则什么都不做。
JDK1.5 中引入了底层的支持，在 int、long 和对象的引用等类型上都公开了 CAS 的操作，并且 JVM 把它们编译为底层硬件提供的最有效的方法，在运行 CAS 的平台上，运行时把它们编译为相应的机器指令。在 java.util.concurrent.atomic 包下面的所有的原子变量类型中，比如 AtomicInteger，都使用了这些底层的JVM支持为数字类型的引用类型提供一种高效的 CAS 操作。
在 CAS 操作中，会出现 ABA 问题。CAS算法实现一个重要前提：需要取出内存中某时刻的数据，而在下一时刻比较并替换。但是在这个时间差内会导致数据的变化。比如说一个线程one从内存位置V中取出A，这时候另一个线程two也从内存中取出A，并且two进行了一些操作变成了B，然后two又将V位置的数据变成A，这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A，然后one操作成功。尽管线程one的CAS操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的。如果链表的头在变化了两次后恢复了原值，但是不代表链表就没有变化。
有个简单的方案解决ABA问题：不要单纯的更新某个引用的值，例如更新两个值，包括一个引用和一个版本号，即使这个值由 A 变为 B，然后 B 变为 A，版本号也是不同的，由此可以判断这个值是改变了的。
AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference 支持在两个变量上执行原子的条件更新。AtomicStampedReference 更新一个 “对象-引用” 二元组，通过在引用上加上 “版本号”，从而避免 ABA 问题，AtomicMarkableReference 将更新一个“对象引用-布尔值”的二元组。