# CAS 乐观锁 🔨

synchronized 实际上是一种悲观锁，这种线程一旦得到锁，其他需要锁的线程就挂起的情况就是悲观锁。CAS操作的就是乐观锁，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

CAS是英文单词Compare And Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。

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。

原子操作类，指的是java.util.concurrent.atomic包下，一系列以Atomic开头的包装类。例如AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong。它们分别用于Boolean，Integer，Long类型的原子性操作,而Atomic操作的底层实现正是利用的CAS机制。

CAS机制 也是有缺点的，如下几点：

CPU开销较大: 在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。
不能保证代码块的原子性: CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用synchronized了。
ABA问题：就是说从A变成B，然后就变成A，但是并不能说明其他线程并没改变过它，利用CAS就发现不了这种改变。

# ABA 的解决办法

在变量前面追加版本号：每次变量更新就把版本号+1。
atomic包下的AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference是JDK中解决CAS中ABA问题的两种解决方案,他们的原理是相同的，就是添加一个标记来记录更改，两者的区别如下：
- AtomicStampedReference : 利用一个int类型的标记来记录，它能够记录改变的次数。
- AtomicMarkableReference: 利用一个boolean类型的标记来记录，只能记录它改变过，不能记录改变的次数。

# Unsafe

查看 AtomicLong 实现CAS的源码，它是通过调用sun.misc.Unsafe完成 CAS操作

    // java.util.concurrent.atomic.AtomicLong.class
public class AtomicLong extends Number implements java.io.Serializable {
   
   // ...

   /**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that
     * the actual value was not equal to the expected value.
     */
    public final boolean compareAndSet(long expect, long update) {
        return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);
    }
    
    // ...
}

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Unsafe 是 sun.misc 包下的一个类，可以直接操作堆外内存，可以随意查看及修改JVM中运行时的数据，使Java语言拥有了类似C语言指针一样操作内存空间的能力。

Unsafe的操作粒度不是类，而是内存地址和所对应的数据，增强了Java语言操作底层资源的能力。

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