CAS(Compare and swap),即比较并交换,也是实现我们平时所说的自旋锁或乐观锁的核心操作。
它的实现很简单,就是用一个预期的值和内存值进行比较,如果两个值相等,就用预期的值替换内存值,并返回 true。否则,返回 false。
保证原子操作任何技术的出现都是为了解决某些特定的问题, CAS 要解决的问题就是保证原子操作。原子操作是什么,原子就是最小不可拆分的,原子操作就是最小不可拆分的操作,也就是说操作一旦开始,就不能被打断,知道操作完成。在多线程环境下,原子操作是保证线程安全的重要手段。举个例子来说,假设有两个线程在工作,都想对某个值做修改,就拿自增操作来说吧,要对一个整数 i 进行自增操作,需要基本的三个步骤:
1、读取 i 的当前值;
2、对 i 值进行加 1 操作;
3、将 i 值写回内存;
假设两个进程都读取了 i 的当前值,假设是 0,这时候 A 线程对 i 加 1 了,B 线程也 加 1,最后 i 的是 1 ,而不是 2。这就是因为自增操作不是原子操作,分成的这三个步骤可以被干扰。如下面这个例子,10个线程,每个线程都执行 10000 次 i++ 操作,我们期望的值是 100,000,但是很遗憾,结果总是小于 100,000 的。
static int i = 0; public static void add(){ i++; } private static class Plus implements Runnable{ @Override public void run(){ for(int k = 0;k<10000;k++){ add(); } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException{ Thread[] threads = new Thread[10]; for(int i = 0;i<10;i++){ threads[i] = new Thread(new Plus()); threads[i].start(); } for(int i = 0;i<10;i++){ threads[i].join(); } System.out.println(i); }