CAS原理與JDK8的優化是什么

CAS原理與JDK8的優化是什么，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

什么是CAS

CAS-CompareAndSet，是JDK原子變量類AtomicInteger、AtomicLong、AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicReference等實現的基礎，例如對于一個共享變量int，就算是簡單的自增操作也不是原子性的，多線程同時自增，可能會導致變量的值比預期結果小。但是可以使用AtomicInteger的incrementAndGet() 方法操作變量，這樣結果和預期值一樣。跟傳統的加鎖不同，getAndDecrement()方法并沒有給代碼加鎖。代碼類似于：

public final int incrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

底層通過sun.misc.Unsafe的本地方法compareAndSwapInt實現，這個方法是原子的。

與synchronized的對比

• 樂觀鎖與悲觀鎖的區別

• 性能對比

synchronized是阻塞的，CAS更新是非阻塞的，只是會重試，不會有線程上下文切換開銷，對于大部分比較簡單的操作，無論是在低并發還是高并發情況下，這種樂觀非阻塞方式的性能都要遠高于悲觀阻塞式方式。

應用場景

• 用來實現樂觀非阻塞算法，確保當前線程方法體內使用的共享變量不被其他線程改變，CAS廣泛運用在非阻塞容器中。

• 用來實現悲觀阻塞式算法，其用在了顯式鎖的原理實現，如可重入計數中，調用lock()方法時將通過CAS方法將其設為1，調用unlock則設為遞減1。如果同時多個線程調用Lock方法那么必然會導致原子修改不成功，保證了鎖的機制，排他性。

可能存在的問題

• ABA問題，普通的CAS操作并不是原子的，因為有可能另一個線程改了值但是又改回了值，那么樂觀鎖的方式是不能保證原子性的，若業務需要規避這種情況那么可以使用AtomicStampedReference的compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)方法，只有值和時間戳都相等的時候才進行原子更新，每次更新都把當前時間修改進原子變量。

JDK8的優化

JAVA8新增了LongAdder、DoubleAdder對原子變量進行進一步優化，主要是利用了分段CAS的機制，如果不用LongAdder，用AtomicLong的話，在高并發情況下，會產生一直自旋，導致效率不高。他將一個數分成若干個數，CompareAndSet方法的參數只是比較的這若干個數中的一個數，從而降低了自旋的概率，提高了效率。

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