上篇博文，我們介紹了多執行緒之記憶體可見性Volatile（一），但是也遺留了一個問題，如何保證變數的”原子性操作（Atomic operations）”？

Volatile保證部分型別的原子性

上篇博文，我們說Voloatile不能保證原子性，有一點侷限：
因為在32位（4位元組）處理器中，Java中讀取long型別變數不是原子的，需要分成兩步，如果一個執行緒正在修改該long變數的值，另一個執行緒可能只能看到該值的一半（前32位）。但是對一個volatile型的long或double變數的讀寫時原子的。詳解

這篇博文，我們給出另外一個解決方案：原子變數CAS演算法。

CAS演算法

CAS（Compare-And-Swap）是一種硬體對併發的支援，針對多處理器操作而設計的，處理器中的一種特殊指令，用於管理對共享資料的併發訪問。

CAS是一種無鎖的非阻塞演算法實現。是硬體對於併發操作的支援，保證了資料變數的原子性。

Cas包含了3個運算元：

1. 記憶體值 V
2. 預估值 A
3. 更新值 B

當且僅當 V == A 時， V = B; 否則，不會執行任何操作。

簡單的來說，CAS有3個運算元，要讀寫的記憶體值V，舊的預期值A，要修改的新值B。當且僅當預期值A和記憶體值V相同時，將記憶體值V修改為B，否則返回V。這是一種樂觀鎖的思路，它相信在它修改之前，沒有其它執行緒去修改它。

原子性問題

在資料庫中事務必須要有原子性，它所做的對資料改操作要全部執行，要麼全部不執行。此時的原子性是相同的概念。
我們看一下i++的原子性問題

i++的原子問題

i++的操作實際上分為三個步驟”讀-改-寫”。

int i = 10;
i = i++; //10

//i++，實際上執行了下面三步：
int temp = i;
i = i + 1;
i = temp;

只有這三步同時執行成功或失敗，就是一個原子操作。

java利用CAS實現原子性

我們知道在java.util.concurrent.atomic包下，java利用CAS演算法給我們提供原子操作的類：

1. 類AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference的例項各自提供了對相應型別單個變數的訪問和更新。每個類也為該型別提供適當的實用工具方法。
2. AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray類進一步擴充套件了原子操作，對這些型別的陣列提供了支援。這些類在為其陣列元素提供volatile訪問語義方面也引人注目，這對於普通陣列來說是不受支援的。
3. 核心方法

 public final boolean compareAndSet(long expect, long update)

下面我們看一個簡單例項：

簡單例子

public class TestAtomicDemo {

    public static void main(String[] args) {

        AtomicDemo ad = new AtomicDemo();

        for(int i =0;i<10;i++){
            new Thread(ad).start();
        }
    }
}

class AtomicDemo implements Runnable{

    private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger();

    @Override
    public void run() {

        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(getSerialNumber());
    }

    public int getSerialNumber(){
        return serialNumber.getAndIncrement();
    }
}

執行結果：

10子執行緒併發訪問serialNumber，不斷執行加1操作，保證原子性。原理圖：

總結

可以用CAS在無鎖的情況下實現原子操作，但要明確應用場合，非常簡單的操作且又不想引入鎖可以考慮使用CAS操作，當想要非阻塞地完成某一操作也可以考慮CAS。不推薦在複雜操作中引入CAS，會使程式可讀性變差，且難以測試，同時會出現問題。

下篇博文我們介紹建立執行緒的方式之一：實現Callable介面