CAS（Compare and swap）比較和替換是設(shè)計并發(fā)算法時用到的一種技術(shù)。簡單來說，比較和替換是使用一個期望值和一個變量的當前值進行比較，如果當前變量的值與我們期望的值相等，就使用一個新值替換當前變量的值。這聽起來可能有一點復(fù)雜但是實際上你理解之后發(fā)現(xiàn)很簡單，接下來，讓我們跟深入的了解一下這項技術(shù)。

CAS的使用場景

在程序和算法中一個經(jīng)常出現(xiàn)的模式就是“check and act”模式。先檢查后操作模式發(fā)生在代碼中首先檢查一個變量的值，然后再基于這個值做一些操作。下面是一個簡單的示例：

class MyLock {
  private boolean locked = false;
  public boolean lock() {
    if(!locked) {
      locked = true;
      return true;
    }
    return false;
  }
}

上面這段代碼，如果用在多線程的程序會出現(xiàn)很多錯誤，不過現(xiàn)在請忘掉它。

如你所見，lock()方法首先檢查locked>成員變量是否等于false，如果等于，就將locked設(shè)為true。

如果同個線程訪問同一個MyLock實例，上面的lock()將不能保證正常工作。如果一個線程檢查locked的值，然后將其設(shè)置為false，與此同時，一個線程B也在檢查locked的值，又或者，在線程A將locked的值設(shè)為false之前。因此，線程A和線程B可能都看到locked的值為false，然后兩者都基于這個信息做一些操作。

為了在一個多線程程序中良好的工作，”checkthenact”操作必須是原子的。原子就是說”check“操作和”act“被當做一個原子代碼塊執(zhí)行。不存在多個線程同時執(zhí)行原子塊。

下面是一個代碼示例，把之前的lock()方法用synchronized關(guān)鍵字重構(gòu)成一個原子塊。

class MyLock {
  private boolean locked = false;
  public synchronized boolean lock() {
    if(!locked) {
      locked = true;
      return true;
    }
    return false;
  }
}

現(xiàn)在lock()方法是同步的，所以，在某一時刻只能有一個線程在同一個MyLock實例上執(zhí)行它。

原子的lock方法實際上是一個”compare and swap“的例子。

CAS用作原子操作

現(xiàn)在CPU內(nèi)部已經(jīng)執(zhí)行原子的CAS操作。Java5以來，你可以使用java.util.concurrent.atomic包中的一些原子類來使用CPU中的這些功能。

下面是一個使用AtomicBoolean類實現(xiàn)lock()方法的例子：

public static class MyLock {
  private AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);
  public boolean lock() {
    return locked.compareAndSet(false, true);
  }
}

locked變量不再是boolean類型而是AtomicBoolean。這個類中有一個compareAndSet()方法，它使用一個期望值和AtomicBoolean實例的值比較，和兩者相等，則使用一個新值替換原來的值。在這個例子中，它比較locked的值和false，如果locked的值為false，則把修改為true。

如果值被替換了，compareAndSet()返回true，否則，返回false。

使用Java5+提供的CAS特性而不是使用自己實現(xiàn)的的好處是Java5+中內(nèi)置的CAS特性可以讓你利用底層的你的程序所運行機器的CPU的CAS特性。這會使還有CAS的代碼運行更快。

總結(jié)

以上就是關(guān)于java并發(fā)編程之cas詳解的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：Java系統(tǒng)的高并發(fā)解決方法詳解、Java并發(fā)編程之重入鎖與讀寫鎖、Java并發(fā)編程Semaphore計數(shù)信號量詳解等，有什么問題可以隨時留言，歡迎您的寶貴意見，小編會及時回復(fù)大家的。感謝朋友們對本站的支持！

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