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什么是CAS

CAS,即Compare and Swap,是一种用于实现并发算法中的原子操作的技术。它是一个原子操作,用于在多线程环境下管理对共享数据的并发访问。CAS操作包含三个操作数 —— 内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配,那么将内存位置V的值修改为B,并返回真;否则返回假,不做任何操作。

一、什么是CAS

CAS(Compare and Swap)是一种无锁的线程安全实现方式。它是一个原子操作,用于在多线程环境下管理对共享数据的并发访问。CAS操作包含三个操作数 —— 内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配,那么将内存位置V的值修改为B,并返回真;否则返回假,不做任何操作。

不同于使用锁的线程同步,CAS利用硬件的支持,不需要阻塞操作,因此在高并发环境下有很好的性能。

二、CAS与其他同步技术的对比

1、锁机制对比

使用锁进行同步可能会导致线程阻塞以及可能的死锁。相反,CAS是一个非阻塞算法,它允许多个线程在操作共享数据时无需等待。

2、原子操作对比

虽然Java提供了synchronized关键字用于同步,但是在性能需求极高的情况下,还是需要使用更底层的原子操作,比如CAS,来获得更高的性能。

三、解决CAS的ABA问题

CAS的一个著名问题是ABA问题,即在V的值从A变为B,再变为A时,CAS会误认为V的值没有发生变化。一种解决方法是使用版本号。在每次变量更新时,都对版本号加一,CAS操作时,检查的是变量值和版本号的组合,这样就可以避免ABA问题。


延伸阅读

CAS的实践应用

  • 原子类的使用:在Java中,有许多原子类如AtomicInteger,AtomicLong等,这些类就是基于CAS实现的。
  • 乐观锁的应用:在数据库操作中,往往可以使用CAS来实现乐观锁,提高数据库的并发性能。
  • 服务态度:使用CAS时,需要特别注意其限制,以保证线程安全。
  • 执行力保证:在实际使用中,需要考虑如何正确和高效地使用CAS来提高并发性能。
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