在學習CAS的過程中，我百思不得其解的一個問題就是在多cpu併發的環境下，CAS如何保證執行緒的安全性呢？關於這個問題下面的兩篇部落格寫的比較不錯，基本把其中的原理解釋清楚了，這裡我只作一個簡單的闡述。

一.鎖機制的缺點

在jdk5以前，java基本只有靠synchronized關鍵字來保證同步，這會導致需要同步的物件被加上獨佔鎖，也就是我們常說的悲觀鎖。悲觀鎖存在一些問題，典型的如：

1.在多執行緒競爭下，加鎖和釋放鎖會導致比較多的上下文切換和排程延時，引起效能問題。

2.一個執行緒持有鎖會導致其他所有需要此鎖的執行緒掛起

      與悲觀鎖對應的是樂觀鎖，樂觀鎖在處理某些場景的時候有更好的表現，所謂樂觀鎖就是認為在併發場景下大部分時候都不會產生衝突，因此每次讀寫資料讀不加鎖而是假設沒有衝突去完成某項操作，如果因為衝突失敗就重試，直到成功為止。樂觀鎖用到的機制就是CAS。

二.什麼是CAS

CAS操作包含三個運算元——記憶體位置（V），預期原值（A）和新值（B）。如果記憶體位置的值與預期原值相匹配，那麼處理器將會自動將該位置值更新為新值，否則，不做任何操作。無論哪種情況，它都會在CAS指令之前返回該位置的值。

通過以上定義我們知道CAS其實是有三個步驟的

1.讀取記憶體中的值

2.將讀取的值和預期的值比較

3.如果比較的結果符合預期，則寫入新值

        現在的CPU都支援“讀-比較-修改”原子操作，也就是一個cpu在執行這個操作的時候，是絕對不會被其他執行緒中斷的，但是多cpu環境就不一定了。可能在cpu1執行完比較操作準備修改的時候，另一塊

        解決這個問題的答案其實也很簡單，那就是就是volatile。我之前的一篇部落格討論了volitile變數的寫入機制，volatile的官方解釋是可以保證可見性、順序性、一致性。下面簡單解讀一下這三個特性：

可見性：volatile修飾的物件在載入時會告知JVM，物件在cpu的快取上對多個執行緒是同時可見的。

順序性：這裡有JVM記憶體屏障的概念，可以簡單理解為：可以保證執行緒操作物件時是順序執行的不會進行指令重排序

一致性：可以保證多個執行緒讀取資料時，讀到的資料是最新的。

        在上面的場景中，解決問題的關鍵就是volatile的一致性，volitile的寫操作是安全的，因為他在寫入的時候lock聲言會鎖住cpu匯流排導致其他CPU不能訪問記憶體（現在多用快取一致性協議，處理器嗅探總線上傳播的資料來判斷自己快取的值是否過期），所以，寫入的時候若其他cpu修改了記憶體值，那麼寫入會失敗。上面的問題中，由於cpu1的CAS指令執行一半的時候cpu2火速修改了變數的值，因此這就讓該變數在所有cpu上的快取失效，cpu1在進行寫入操作的時候，也會發現自己的快取失效，那麼CAS操作就會失敗（在java的automicinteger中，會不停的CAS直到成功）。所以即使是在多cpu多執行緒環境下，CAS機制依然能夠保證執行緒的安全。

        但是CAS也並非完美的，CAS存在3個問題，ABA問題，迴圈時間長的話開銷大（也就是說多衝突環境下樂觀鎖的重試消耗大），以及只能保證一個共享變數的原子操作，本文就不再詳細討論了。