CAS
什么是CAS
CAS的全称为Compare-And-Swap，直译就是对比交换。是一条CPU的原子指令，其作用是让CPU先进行比较两个值是否相等，然后原子地更新某个位置的值，经过调查发现，其实现方式是基于硬件平台的汇编指令，就是说CAS是靠硬件实现的，JVM只是封装了汇编调用，那些AtomicInteger类便是使用了这些封装后的接口。 简单解释：CAS操作需要输入两个数值，一个旧值(期望操作前的值)和一个新值，在操作期间先比较下在旧值有没有发生变化，如果没有发生变化，才交换成新值，发生了变化则不交换。
CAS操作是原子性的，所以多线程并发使用CAS更新数据时，可以不使用锁。JDK中大量使用了CAS来更新数据而防止加锁(synchronized 重量级锁)来保持原子更新。
相信sql大家都熟悉，类似sql中的条件更新一样：update set id=3 from table where id=2。因为单条sql执行具有原子性，如果有多个线程同时执行此sql语句，只有一条能更新成功。
由于sql执行会返回更新行数，可以基于行数判断是否成功。
CAS使用示例
一般基于原子类使用，不直接使用，如果实在需要直接使用，请参考 AtomicInteger和Unsafe的源码
Unsafe 大量的 native 方法。
CAS 问题
ABA问题
因为CAS需要在操作值的时候，检查值有没有发生变化，比如没有发生变化则更新，但是如果一个值原来是A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行检查时则会发现它的值没有发生变化，但是实际上却变化了。
ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加1，那么A->B->A就会变成1A->2B->3A。
从Java 1.5开始，JDK的Atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法的作用是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且检查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。
AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(0, 0);
int[] stampHolder = new int[1];
for (;;) {
// 改为 while 也可以，但for可读性更强
Integer oldValue = atomicStampedReference.get(stampHolder); // 原子地获取引用和戳
int oldStamp = stampHolder[0];
Integer newValue = oldValue + 10;
if (atomicStampedReference.compareAndSet(oldValue, newValue, oldStamp, oldStamp + 1)) {
break;
// CAS 失败则重试
循环时间长开销大
自旋CAS如果长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。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命令(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
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁。
还有一个取巧的办法，就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如，有两个共享变量i = 2，j = a，合并一下ij = 2a，然后用CAS来操作ij。
从Java 1.5开始，JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性，就可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。
/**
* 不可变的状态对象，包含两个业务字段和一个版本号。
* 每次更新都创建新的 State 实例，从而可以用 AtomicReference 进行整体替换。
*/
private record State(int value, int other, long version) {
@Override
public String toString() {
return "State{value=" + value + ", other=" + other + ", version=" + version + "";
public static class TestAtomicReference implements Runnable {
private final AtomicReference<State> ref = new AtomicReference<>(new State(0, 0, 0L));
@Override
public void run() {
for (; ; ) {
State current = ref.get();
State next = new State(current.value + 1, current.other + 2, current.version + 1);
if (ref.compareAndSet(current, next)) {
return;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TestAtomicReference test = new TestAtomicReference();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(test).start();
Thread.sleep(3000);
System.out.println(test.ref);
AtomicReference 的 compareAndSet 使用的是引用相等比较（即 ==），不是调用 equals 或使用 hashCode。
UnSafe类详解
Unsafe与CAS
Unsafe只提供了3种CAS方法：compareAndSwapObject、compareAndSwapInt和compareAndSwapLong。都是native方法。
Unsafe底层
略
Unsafe其它功能
略
原子类
略