面试时候经常被面试官灵魂三问：什么是CAS？原理是什么？有什么弊端？
接下来，让我们给他说道说道。
进入正题：
1. 什么是 CAS？
CAS（Compare-And-Swap）是比较并交换的意思，它是一条 CPU 并发原语，用于判断内存中某个值是否为预期值，如果是则更改为新的值，这个过程是原子的。
CAS机制当中使用了3个值：内存地址V，旧的预期值A，计算后要修改的新值B
- 两个线程同时对内存值V进行操作，V初始值为1
- 线程1、线程2都对V加1计算，预期值A=1，新值B=2
- 线程2先提交，预期值A==V，更新成功，将V更新为2
- 线程1提交时4，发现预期值A=1，V=2，A!=V,提交失败，重新获取内存值V=2
- 线程1自旋，V=2,A=2,B=3,重新比较A==V成立，然后更新V=3，最后V=3结束
总结
更新一个变量的时候，只有当变量的预期值 A 和内存地址 V 中的实际值相同时，才会将内存地址 V 对应的值修改为 B，这个操作就是CAS
2. CAS 基本原理
CAS 主要包括两个操作：Compare和Swap。
CAS 是一条 CPU 的原子指令，执行必须是连续的，执行过程中不允许被中断。
JDK 是在 1.5 版本后才引入 CAS 操作，在sun.misc.Unsafe这个类中定义了 CAS 相关的方法
public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset,
Object expected,
Object x);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
int expected,
int x);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset,
long expected,
long x);
3. Java 中的应用
CAS主要封装在java并发编程工具包中，java.util.concurrent包
AtomicInteger 类解决 i++ 非原子性问题，通过volatile 关键字和 CAS 操作来实现
查看下源码：
public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
int prev, next;
do {
prev = get();
next = updateFunction.applyAsInt(prev);
} while (!compareAndSet(prev, next));
return prev;
}
public final int updateAndGet(IntUnaryOperator updateFunction) {
int prev, next;
do {
prev = get();
next = updateFunction.applyAsInt(prev);
} while (!compareAndSet(prev, next));
return next;
}
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
4. 弊端
- 典型的ABA
ABA 是 CAS 操作的一个经典问题，一个变量初始值为 A，修改为 B，然后又修改为 A，这个变量实际被修改过了，但是 CAS 操作无法感知到。
解决这个问题也很简单，只要在变量前加版本号，每次变量更新了就把版本号加1
ABA 是 CAS 操作的一个经典问题，一个变量初始值为 A，修改为 B，然后又修改为 A，这个变量实际被修改过了，但是 CAS 操作无法感知到。
解决这个问题也很简单，只要在变量前加版本号，每次变量更新了就把版本号加1
- 自旋开销
CAS 出现冲突后就会开始重复尝试，即自旋操作，如果资源竞争非常激烈，自旋长时间不能成功就会给 CPU 带来非常大的开销。
优化：限制自旋的次数，避免过度消耗 CPU；
- 只能保证单个变量的原子性
当对一个共享变量执行操作时，可以使用 CAS 来保证原子性，如果要对多个共享变量进行操作时，CAS 是无法保证原子性的，比如需要将 i 和 j 同时加 1：
i++；j++；
优化：
1、使用 synchronized 进行加锁；
2、将多个变量操作合成一个变量操作。AtomicReference 类来保证引用对象之间的原子性，把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作
AtomicReference 关键方法：
public final boolean compareAndSet(V expect, V update) {
return unsafe.compareAndSwapObject(this, valueOffset, expect, update);
}
