CAS: compare and swap，比较并交换。
先来看如下代码，原子类的写操作是先比较在设置。当且仅当对象偏移量V上的值和预期值A相等时，才会用更新值B更新V内存上的值，否则不执行更新。但是无论是否更新了V内存上的值，最终都会返回V内存上的旧值。
public class CASDemo { public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(4); System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(4,6) +" , current: "+ atomicInteger.get()); System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(4,10) + " ,current: "+atomicInteger.get()); } }Atomic 的底层实现是 UnSafe 类。
UnSafe 是 CAS 的核心类。由于Java 方法无法直接访问底层 ,需要通过本地(native)方法来访问。UnSafe 可以直接操作特定额定的内存数据。UnSafe 类在于 sun.misc 包中，其内部方法操作可以像 C 指针一样直接操作内存，因为Java 中 CAS 操作的借助于依赖于 UnSafe 类的方法。UnSafe类中所有的方法都是native修饰的,也就是说UnSafe类中的方法都是直接调用操作底层资源执行响应的任务
2. 变量 ValueOffset, 是该变量在内存中的偏移地址,因为UnSafe就是根据内存偏移地址获取数据的。 3. 变量 value 由 volatile 修饰,保证了多线程之间的可见性。
UnSafe.getAndAddInt public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) { int var5; do { var5 = this.getIntVolatile(var1, var2); } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)); return var5; } 假设线程A和线程B两个线程同时执行 getAndAddInt 操作(分别在不同的CPU上): 1. AtomicInteger里面的value原始值为3，即主内存中AtomicInteger的value为3。根据JMM模型，线程A和线程B各自持有一份值为3的value的副本分别到各自的工作内存。 2. 线程A通过getIntVolatile(var1,var2) 拿到value值3，这是线程A被挂起。 3.线程B也通过getIntVolatile(var1,var2) 拿到value值3，此时刚好线程B没有被挂起并执行compareAndSwapInt方法比较内存中的值也是3 成功修改内存的值为4 线程B打完收工 一切OK。 4. 这是线程A恢复，执行compareAndSwapInt方法比较,发现自己手里的数值和内存中的数字4不一致,说明该值已经被其他线程抢先一步修改了,那A线程修改失败,只能重新来一遍了. 5. 线程A重新获取value值，因为变量value是volatile修饰，所以其他线程对他的修改，线程A总是能够看到，线程A继续执compareAndSwapInt方法进行比较替换,直到成功。循环比较开销大； 由于 UnSafe.getAndAddInt 有一个 while 循环来进行比较。如果 CAS 失败，那么循环一直存在，导致 CPU 的开销较大。
只能保证一个共享变量的原子性。如果对多个共享变量进行操作，需要使用锁操作。
导致 ABA 问题。
如果主内存的共享变量值当前为 A，线程 a，b 拷贝共享变量。这是线程 a，线程 b 的共享变量值为 A，线程 b 更新共享变量值为 B，写入主内存。然后线程 b 再次拷贝共享变量，将共享变量值更新为 A，写入到主内存中。此时线程 a 才开始运行，但是线程 a 只会对比共享变量是否相等。其实主内存中的共享变量已经经历了 A -> B -> A 的变化了。
乐观锁考虑了利用版本号的方式来进行变量的锁定。因此解决 ABA 问题，也可以考虑增加一个时间戳对比验证处理。
public class ABADemo { static AtomicReference<Integer> atomicReference = new AtomicReference<>(10); static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(100,1); public static void main(String[] args) { new Thread(() ->{ atomicReference.compareAndSet(10,11); atomicReference.compareAndSet(11,10); },"t1").start(); new Thread(() ->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"\t"+ atomicReference.compareAndSet(10,2019)+"\t"+atomicReference.get()); },"t2").start(); System.out.println("=================ABA 解决======================"); new Thread(() ->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"\t"+"传入"+"\t"+ atomicStampedReference.getStamp()); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } atomicStampedReference.compareAndSet(100,101,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"\t"+"第一次"+"\t"+ atomicStampedReference.getStamp() + "\t" + atomicStampedReference.getReference()); atomicStampedReference.compareAndSet(101,100,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"\t"+"第二次"+"\t"+ atomicStampedReference.getStamp() + "\t" + atomicStampedReference.getReference()); },"t3").start(); new Thread(()->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t第1次版本号："+atomicStampedReference.getStamp()); boolean result = atomicStampedReference.compareAndSet(100,2019,/*atomicStampedReference.getStamp()*/1,atomicStampedReference.getStamp()+1); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t修改成功否： "+result+"\t当前最新实际版本号："+atomicStampedReference.getStamp() + "\t" + atomicStampedReference.getReference()); },"t4").start(); } }