通常使用volatile關鍵字修飾字段可以實現多個線程的可見性和讀寫的原子性，但是對於字段的復雜性操作就需要使用synchronize關鍵字來進行，例如：

public class Counter {

    private volatile int count = 0;
    
    public synchronized int getAndIncr() {
        return this.count ++;
    }
    
}

這裏可以看到，對於字段的簡單設置和獲取，volatile可以應付，但是我們想每次獲取後自增加1，這樣的操作就只能交給synchronize來做，這樣做雖然可以但是性能較低，所以我們這裏介紹一種新的無鎖操作CAS。

什麽是CAS（Compare And Swap）

　　比較並且交換內存地址的數據，由CPU在指令級別上進行操作的原子性。

CAS包含三個參數：1、變量所在的地址A 2、變量應該的值V1 3、我們需要改的值V2。

如果說變量地址A上的值為V1，就用V2進行復制；如果值不是V1，則什麽都不操作，返回V1的值。

自旋操作：在一個死循環裏不停的進行CAS的操作，直到成功為止。

CAS實現原子操作的三大問題

1. 當線程想把地址A的值V1改為V3時，當線程取到V1的值後再進行比較時，地址A的值從V1->V2->V1進行了改變，雖然V3可以正常賦值，但是比較的V1值已經不是取出來的V1了。
2. 循環時間很長的話，CPU的負荷較大。
3. 對一個變量進行操作可以，同時操作多個共享的變量有些麻煩。

CAS線程安全

　　通過硬件層面的阻塞實現原子操作的安全性。

常用的原子操作類

• 更新基本類型類：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，AtomicReference
• 更新數組類：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray
• 更新引用類：AtomicReference，AtomicReferenceFieldUpdater，AtomicMarkableReference
• 原子更新字段類：AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicLongFieldUpdater，AtomicStampedReference

public class AtomicArray {

    static int[] value = new int[]{1, 2};
    static AtomicIntegerArray aia = new AtomicIntegerArray(value);
    
    public static void main(String[] args) {
        aia.set(0, 3);
        System.out.println(aia.get(0));
        System.out.println(value[0]);
    }
}

輸出：

3
1

可以看出AtomicIntegerArray對象將int數組復制了一份，他的改變並沒有影響到原有數組。

public class AtomicRef {

    static class User {
        private String name;
        private int age;
        
        public User(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
    
    static AtomicReference<User> userAtomicRef = new AtomicReference<AtomicRef.User>();
    
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User("Mark", 25);
        userAtomicRef.set(user);
        User updUser = new User("Mark", 28);
        userAtomicRef.compareAndSet(user, updUser);
        System.out.println(userAtomicRef.get().getName());
        System.out.println(userAtomicRef.get().getAge());
    }
    
}

輸出：

Mark
28

這裏會首先進行比較，然後更新不一樣的字段。

這裏對CAS三大問題的第一個問題進行解決：

AtomicMarkableReference這個類會在數據被修改之後，標記位會由true變為false，判斷這個標記位就可得知。

AtomicStampedReference這個類會在數據上添加時間戳，如果有數據修改時間戳會變掉，從而判斷數據是否被修改。

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CAS：http://www.cnblogs.com/huanStephen/p/8213678.html#CAS

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無鎖機制下的原子性操作