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CAS无锁编程的原理（字节跳动）
这道题想考察什么？
并发相关问题，原子操作
考察的知识点
Java并发编程，乐观锁机制
考生如何回答
Jdk中java.util.concurrent.atomic包下的类都是采用CAS来实现的。
CAS原理分析
CAS（比较与交换，Compare and swap） 是一种有名的无锁算法。无锁编程，即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步，也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。实现非阻塞同步的方案称为“无锁编程算法”（ Non-blocking algorithm）。
CAS机制当中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。
1.在内存地址V当中，存储着值为10的变量。
2.此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说，旧的预期值A=10，要修改的新值B=11。
3.在线程1要提交更新之前，另一个线程2抢先一步，把内存地址V中的变量值率先更新成了11。
4.线程1开始提交更新，首先进行A和地址V的实际值比较（Compare），发现A不等于V的实际值，提交失败。
5.线程1重新获取内存地址V的当前值，并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说，A=11，B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋。
6.这一次比较幸运，没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare，发现A和地址V的实际值是相等的。
7.线程1进行SWAP，把地址V的值替换为B，也就是12。
从思想上来说，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么严重，所以让线程不断去尝试更新。
CAS的缺点
ABA 问题
由于 CAS 设计机制就是获取某两个时刻(初始预期值和当前内存值)变量值，并进行比较更新，所以说如果在获取初始预期值和当前内存值这段时间间隔内，变量值由 A 变为 B 再变为 A，那么对于 CAS 来说是不可感知的，但实际上变量已经发生了变化；解决办法是在每次获取时加版本号，并且每次更新对版本号 +1，这样当发生 ABA 问题时通过版本号可以得知变量被改动过。JDK 1.5 以后的 AtomicStampedReference 类就提供了此种能力，其中的 compareAndSet 方法就是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。
循环时间长开销大
所谓循环时间长开销大问题就是当 CAS 判定变量被修改了以后则放弃本次修改，但往往为了保证数据正确性该计算会以循环的方式再次发起 CAS，如果多次 CAS 判定失败，则会产生大量的时间消耗和性能浪费；如果JVM能支持处理器提供的pause指令那么效率会有一定的提升，pause指令有两个作用，第一它可以延迟流水线执行指令（de-pipeline）,使CPU不会消耗过多的执行资源，延迟的时间取决于具体实现的版本，在一些处理器上延迟时间是零。第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突（memory order violation）而引起CPU流水线被清空（CPU pipeline flush），从而提高CPU的执行效率。
只能保证一个共享变量的原子操作
- CAS 只对单个共享变量有效，当操作涉及跨多个共享变量时 CAS 无效；从 JDK 1.5开始提供了 AtomicReference 类来保证引用对象之间的原子性，你可以把多个变量放在一个对象里来进行 CAS 操作
- Unsafe是CAS的核心类，Java无法直接访问底层操作系统，而是通过本地（native）方法来访问。不过尽管如此，JVM还是开了一个后门，JDK中有一个类Unsafe，它提供了硬件级别的原子操作。
- valueOffset表示的是变量值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原值的。
- value是用volatile修饰的，保证了多线程之间看到的value值是同一份。
