CAS：保护共享资源的无锁实现

 CAS

CompareAndSet，简称CAS（也有Compare And Swap的说法），它是原子的

它会将pre即之前的值和最新值进行比较，如果相同，修改为next，不同则修改失败  

CAS的底层是lock cmpchg指令（X86架构），在单核和多核CPU下都能保证比较-交换是原子的

使用例子如下：

CAS与volatile

CAS需要volatile支持才能读取到共享变量的最新值实现比较并交换的效果

为什么无锁效率高？

无锁情况下，即使重试失败，线程也在不断运行，而synchronzied会让线程没有锁的时候停止运行，发生上下文切换，进入阻塞（上下文切换成本很高）。

要注意的是，无锁情况下，要保证CPU核心数多于线程数，避免cas线程分不到时间片，发生上下文切换，影响性能

适用场景：CPU核心数多于等于线程数

特点：CAS基于乐观锁的思想，synchronzied基于悲观锁的思想，CAS体现的是无锁并发，无阻塞

并发

CAS应用

原子整数

J.U.C并发包提供了

AtomicBoolean

AtomicInteger

AtomicLong

AtomicInteger方法如下：

updateAndGet原理：用接口的方法具体实现计算结果和cas操作实现

原子引用

原子引用可以使引用类型的变量也能进行cas操作，类型有： AtomicReference

AtomicMarkableReference AtomicStampedReference

AtomicReference例子如下

ABA问题：变量值从A修改为B再修改为A，cas操作仍能够执行成功可以给变量加上一个版本号

AtomicStampedReference（Stamped：时间戳，可以理解为版本号）应用如下

AtomicMarkableReference可以用来判断变量是否被修改过

应用：

原子数组

分为：

AtomicIntegerArray AtomicLongArray AtomicReferenceArray

supplier 提供者 （）-> (一个结果)

function 函数 （一个参数）->（一个结果）                                     

consumer 消费者 （一个参数）-> （） 

BiFunction （两个参数）-> (一个结果)                                   

BiConsumer（两个参数）-> ()

原子更新器

字段更新器：

AtomicReferenceFieldUpdater AtomicIntegerFieldUpdater AtomicLongFieldUpdater

字段更新器可以针对对象的某个域（Field）进行原子操作，只能配合volatile修饰的字段使用，否则会出现异常

原子累加器

LongAdder，LongAccumulator是专门的累加类

相对于AtomicLong性能更高，因为LongAdder在有竞争时设置多个累加单元（线程1累加Cell[0],线程2累加Cell[1]...最后结果汇总，累加单元不会超过CPU核心数），减少了CAS重试失败的次数。

LongAdder原理

cas锁，不要用于实践，while（true）会一直运行，降低性能

关键的域：

底层实现：Unsafe

Unsafe对象提供了非常底层的，操作内存，线程的方法，unsafe方法不能直接调用，只能通过反射获得

获取：

unsafe通过内存偏移量定位到属性     

unsafe通过获取到域的偏移地址，再进行cas操作修改值

unsafe模拟实现原子整数

原子整数，原子引用，原子数组，字段更新器，原子累加器底层都是用unsafe实现