CAS，即compare and swap，比较并交换。CAS操作包含三个操作数：内存值（V），预期值（A）、新值（B）。如果内存值与预期值相同，就将内存值修改为新值，否则不做任何操作。

java.util.concurrent.atomic是建立在CAS之上的。下面以AtomicLong为例看下是如何使用CAS的。
下面看下AtomicLong的compareAndSet方法。

// Java不能直接访问操作系统底层，所以使用Unsafe类提供硬件级别的原子操作。
//Unsafe.compareAndSwapLong是CAS操作
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset;

/** * 如果当前内存值等于预期值，原子更新当前值为新值value * * @param expect 预期值 * @param update 新值 * @return {@code true} 如果成功，则返回 true。返回 false 指示实际值与预期值不相等。 */
public final boolean compareAndSet(long expect, long update) {
    //使用unsafe来实现CAS
    return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);
}

从源码中可以看到，AtomicLong.compareAndSet利用unsafe..compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update)实现CAS操作，而unsafe通过调用JNI来完成CPU指令的操作。JNI是Java Native Interface的缩写，允许Java调用其他语言，unsafe.compareAndSwapLong方法就是借助C来调用CPU底层指令实现。其他的原子类中也大量使用了类似unsafe..compareAndSwap×××的方式。

CAS缺点

• ABA问题：CAS操作先取出内存值，然后才将内存值与期望值比较。这当中可能会出现某些问题，比如，thread1获得了内存值V，thread2也从内存中取出V，并且thread2进行了一些操作将内存值修改为B，然后two又将内存值修改为V，当前线程的CAS操作无法分辨内存值V是否发生过变化。尽管CAS成功，但可能存在潜在的问题。举个生活中的例子，你倒了一杯水，然后有事离开，回来后看到还是一杯水，但你不能确定是不是有人已经把这杯水喝掉然后又给你倒了一杯水。尽管还是一杯水，但已经不一样了，而且可能存在潜在的问题。解决问题的方法是对“这杯水”设置一个标记，这样回来时就可以判断“这杯水”是不是被动过。AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference可以实现标记的功能。

本文就讲到这里，想了解Java并发编程更多内容请参考：

• Java并发编程札记-目录

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