對於併發控制而言，我們平時用的鎖（synchronized，Lock）是一種悲觀的策略。它總是假設每一次臨界區操作會產生衝突，因此，必須對每次操作都小心翼翼。如果多個執行緒同時訪問臨界區資源，就寧可犧牲效能讓執行緒進行等待，所以鎖會阻塞執行緒執行。

　　與之相對的有一種樂觀的策略，它會假設對資源的訪問是沒有衝突的。既然沒有衝突也就無需等待了，所有的執行緒都在不停頓的狀態下持續執行。那如果遇到問題了無鎖的策略使用一種叫做比較交換（CAS Compare And Swap）來鑑別執行緒衝突，一旦檢測到衝突產生，就重試當前操作直到沒有衝突。CAS演算法是非阻塞的，它對死鎖問題天生免疫，而且它比基於鎖的方式擁有更優越的效能。

　　CAS演算法的過程是這樣：它包含三個引數 CAS（V,E,N）。V表示要更新的變數，E表示預期的值，N表示新值。僅當V值等於E值時，才會將V的值設定成N，否則什麼都不做。最後CAS返回當前V的值。CAS演算法需要你額外給出一個期望值，也就是你認為現在變數應該是什麼樣子，如果變數不是你想象的那樣，那說明已經被別人修改過。你就重新讀取，再次嘗試修改即可。

　　JDK併發包有一個atomic包，裡面實現了一些直接使用CAS操作的執行緒安全的型別。其中最常用的一個類應該就是AtomicInteger。我們以此為例來研究一下沒有鎖的情況下如何做到執行緒安全。

private volatile int value;
 

　　這是AtomicInteger類的核心欄位，代表當前實際取值，藉助volatile保證執行緒間資料的可見性。

　　獲取內部資料的方法：

public final int get() {
    return value;
}

　　我們關注一下incrementAndGet()的內部實現　　

public final int incrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}
 

　　程式碼第二行使用了一個死迴圈，原因是：CAS的操作未必都是成功的，因此對於不成功的情況，我們就需要進行不斷的嘗試。第三行取得當前值，接著+1得到新值next。這裡我們使用CAS必需的兩個引數：期望值以及新值。使用compareAndSet()將新值next寫入。成功的條件是在寫入的時刻，當前的值應該要等於剛剛取到的current。如果不是這樣則說明AtomicInteger的值在第3行到第5行之間被其他執行緒修改過了。當前看到的狀態是一個過期的狀態，因此返回失敗，需要進行下一次重試，直到成功為止。

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

　　整體的過程就是這樣子的，利用CPU的CAS指令，同時藉助JNI來完成Java的非阻塞演算法。其它原子操作都是利用類似的特性完成的。大概的邏輯應該是這樣：

if (this == expect) {
    this = update
    return true;
} else {
    return false;
} 

　　CAS雖然能高效的解決原子問題，但是CAS也會帶來1個經典問題即ABA問題：

　　因為CAS需要在操作值的時候檢查下值有沒有發生變化，如果沒有發生變化則更新，但是如果一個值原來是A，變成了B，又變成了A，那麼使用CAS進行檢查時會發現它的值沒有發生變化，但是實際上卻變化了。

　　ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變數前面追加上版本號，每次變數更新的時候把版本號加一，那麼A－B－A 就會變成1A-2B－3A。

　　從Java1.5開始JDK的atomic包裡提供了一個類AtomicStampedReference來解決ABA問題。這個類在內部不僅維護了物件值，還維護了一個時間戳（可以是任意的一個整數來表示狀態值）。當設定物件值時，物件值和狀態值都必須滿足期望值才會寫入成功。因此即使物件被反覆讀寫，寫會原值，只要狀態值發生變化，就能防止不恰當的寫入。　　

/**
* @param expectedReference 期望值
* @param newReference 寫入新值
* @param expectedStamp 期望狀態值
* @param newStamp 新狀態值
* @return true if successful
*/
public boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp) {
    Pair<V> current = pair;
    return    expectedReference == current.reference &&
        expectedStamp == current.stamp &&
        ((newReference == current.reference &&
        newStamp == current.stamp) ||
        casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));
}