Java并发编程学习十一：CAS

一、CAS简介

CAS，全称是"Compare-And-Swap"，中文翻译"比较并交换"，是一种思想、算法。

在多线程并发的场景下，为了保证线程安全，可以采用同步互斥锁，典型的就是synchronized关键字。CAS则提供了另一种思路，它并不采用同步的方法，实现了无锁的线程安全。

CAS有三个操作数：内存值 V、预期值 A、要修改的值 B。CAS 最核心的思路就是，仅当预期值 A 和当前的内存值 V 相同时，才将内存值修改为 B。而当预期值 A 和当前的内存值 V 不相同时，认为这次操作失败，实际使用时可以结合自旋锁，循环尝试获取。

在大多数处理器的指令中，都会实现 CAS 相关的指令，这一条指令就可以完成“比较并交换”的操作，也正是由于这是一条（而不是多条）CPU 指令，所以 CAS 相关的指令是具备原子性的，这个组合操作在执行期间不会被打断。

二、CAS的应用

1. 并发容器

JUC并发包中大量使用了CAS技术，下面举例说明

a. ConcurrentHashMap

以该类的putVal 方法为例

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
   
     
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    int hash = spread(key.hashCode());
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
   
     
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
   
     
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
    //以下部分省略
    ...
}