并发编程篇-CAS技术

CAS(Compare and Swap)

CAS（Compare-and-Swap），即比较并替换，是一种实现并发算法时常用到的技术
就是利用CPU的CAS指令：进行如下操作
1.从内存中读取数据(我们可以称之为旧值)  
2.比较旧值和内存中的变量是否相同             
3.如果相同，则进行新值的写入（写入1）,返回成功，不相同则返回失败

Java并发包中的很多类都使用了CAS技术

先举个例子：
开启10000个线程，对【i】进行累加，如图

期望值是10000，然而由于多线程的影响，线程1和线程100可能同时读取到【i】的值为0，这样每个线程都对【0】进行加1，这样就会导致算出的结果不正确，结果可能会比预期值要小。如图

偶尔会出现不正确。

这就引出了一个概念【原子操作】，原子操作是指： “不可被中断的一个或者一系列操作”

上边的程序对【i】的操作就不是原子的，因为线程1在读取的时候，线程2可能获取到时间片进行读取写入

为了保证变量的正确累加，我们有很多种做法：
1.可以使用同步锁（如synchronized）
	让线程排队的 
	线程执行完i++,才可以切换。如图

2.也可以使用循环CAS技术

举个例子：    比如i = 0 , 想对i进行+1 

CAS:就是利用CPU的CAS指令：进行如下操作
1.从内存中读取数据(我们可以称之为旧值)    例如：0
2.比较旧值和内存中的变量是否相同         例如：发现0依然是0（哈哈）    
3.如果相同，则进行新值的写入（写入1）,返回成功，不相同则返回失败

（简而言之：就是比较并替换）

看到这大家可能有疑问：

1.旧值是否发生变化，什么意思？
    如果多线程操作的话，可能就会导致旧值发生变化，例如
	  线程1读取到【0】，此时突然切换到线程2，线程2进行【加1】操作
	  切换回线程1，线程1会使用【0和1】比较，发现变化，则返回失败
	
2.如果比较发生变化=>返回失败，那么替换操作不执行，	这个操作岂不是白扔了?
	所以我们会使用循环cas,也就是:
	for( ;; ){
		//一直cas,直到成功
		if(cas成功){
			break;
		}
	}
	
3.比较相等后，进行新值的替换。在此过程中 如果线程又切换了怎么办??
	不会切换，看下图，紫色部分是原子操作，不可中断。

OK到这里，我们就可以改写上文中的代码，让【i】正确的累加
（使用AtomicInteger类，进行自增，因为这个类使用了循环CAS）

不信看源码（getAndIncrement方法）：

然而CAS也并不是完美的，缺点

1、cpu开销大，在高并发下，许多线程，更新一变量，多次更新不成功，循环反复，给cpu带来大量压力。
2、只是一个变量的原子性操作，不能保证代码块的原子性。而锁能保证。
3、ABA问题
	场景：张三取款，点了好几次取款操作。后台threadA和threadB工作，
		此时threadA操作成功(100取款50===50元)，threadB阻塞。
		正好李四给张三转账50元(50 + 50->100)，假设就这么巧！
		之后threadB运行了，进行cas,比较（100==100） 于是又改为(100->50)。
     ·····钱丢了~~~（大家可以想想解决办法）