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CAS（Compare and Swap），即较量并替换，实现并发算法时常用到的一种技能，Doug lea大神在java同步器中大量利用了CAS技能，巧夺天工的实现了多线程执行的安详性。

CAS的思想很简朴：三个参数，一个当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B，当且仅当预期值A和内存值V沟通时，将内存值修改为B并返回true，不然什么都不做，并返回false。

问题

一个n++的问题。

public class Case {

    public volatile int n;

    public void add() {
        n++;
    }
}

通过javap -verbose Case看看add要领的字节码指令

public void add();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=3, locals=1, args_size=1
         0: aload_0       
         1: dup           
         2: getfield      #2                  // Field n:I
         5: iconst_1      
         6: iadd          
         7: putfield      #2                  // Field n:I
        10: return

n++被拆分成了几个指令：

1. 执行getfield拿到原始n；
2. 执行iadd举办加1操纵；
3. 执行putfield写把累加后的值写回n；

通过volatile修饰的变量可以担保线程之间的可见性，但并不能担保这3个指令的原子执行，在多线程并发执行下，无法做到线程安详，获得正确的功效，那么应该如何办理呢？

如何办理

在add要领加上synchronized修饰办理。

public class Case {

    public volatile int n;

    public synchronized void add() {
        n++;
    }
}

这个方案虽然可行，可是机能上差了点，尚有其它方案么？

再来看一段代码

public int a = 1;
public boolean compareAndSwapInt(int b) {
    if (a == 1) {
        a = b;
        return true;
    }
    return false;
}

假如这段代码在并发下执行，会产生什么？

假设线程1和线程2都过了a==1的检测，都筹备执行对a举办赋值，功效就是两个线程同时修改了变量a，显然这种功效是无法切合预期的，无法确定a的最终值。

办理要领也同样暴力，在compareAndSwapInt要领加锁同步，酿成一个原子操纵，同一时刻只有一个线程才气修改变量a。

除了低机能的加锁方案，我们还可以利用JDK自带的CAS方案，在CAS中，较量和替换是一组原子操纵，不会被外部打断，且在机能上更占有优势。

下面以AtomicInteger的实现为例，阐明一下CAS是如何实现的。

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;

    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    private volatile int value;
    public final int get() {return value;}
}

1. Unsafe，是CAS的焦点类，由于Java要领无法直接会见底层系统，需要通过当地（native）要领来会见，Unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操纵特定内存的数据。
2. 变量valueOffset，暗示该变量值在内存中的偏移地点，因为Unsafe就是按照内存偏移地点获取数据的。
3. 变量value用volatile修饰，担保了多线程之间的内存可见性。

看看AtomicInteger如何实现并发下的累加操纵：

public final int getAndAdd(int delta) {    
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}

//unsafe.getAndAddInt
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
    return var5;
}

假设线程A和线程B同时执行getAndAdd操纵（别离跑在差异CPU上）：

1. AtomicInteger内里的value原始值为3，即主内存中AtomicInteger的value为3，昆山软件开发，按照Java内存模子，线程A和线程B各矜持有一份value的副本，值为3。
2. 线程A通过getIntVolatile(var1, var2)拿到value值3，这时线程A被挂起。
3. 线程B也通过getIntVolatile(var1, var2)要领获取到value值3，命运好，线程B没有被挂起，并执行compareAndSwapInt要领较量内存值也为3，乐成修改内存值为2。
4. 这时线程A规复，执行compareAndSwapInt要领较量，发明本身手里的值(3)和内存的值(2)纷歧致，说明该值已经被其它线程提前修悔改了，那只能从头来一遍了。
5. 从头获取value值，因为变量value被volatile修饰，昆山软件公司，所以其它线程对它的修改，线程A老是可以或许看到，线程A继承执行compareAndSwapInt举办较量替换，直到乐成。