深入理解CAS

1、什么是CAS
CAS(Compare And Swap比较和交换），是非阻塞同步的实现原理，它是CPU硬件层面的一种指令，从CPU层面能保证“比较与交换”两个操作的原子性。CAS操作包括三个参数：内存值（内存地址值）V、预期值E、新值N，当CAS指令执行时，当且仅当预期值和内存值相同时，才更新内存值为新值，否则就不执行更新。
2、CAS的使用
CAS在java.util.concurrent.atomic类、Java AQS、CurrentHashMap等是实现上有非常广泛的应用
3、CAS缺陷：

• 自旋CAS长时间不成功，则会给CPU带来非常大的开销
• 只能保证一个共享变量原子操作
• ABA问题
  （数据库 乐观锁方案，每次修改一次数据，版本就会累加；Java提供了相应的原子引用类AtomicStampedReference)
  4、LongAdder、DoubleAdder
  AtomicLong利用了底层的CAS操作来提供并发性。在并发量低的情况下，线程冲突的概率小，自旋的次数不会太多。但是在高并发场景下，可能会出现大量失败并不断自旋的情况。
  这就是引入LongAdder的初衷——解决高并发场景下AtomicInteger，AtomicLong的自旋瓶颈问题。
  LongAdder原理
  AtomicLong中有个内部变量value保存着实际的long值，所有操作都是围绕该变量进行。也就是说高并发环境下，value变量其实是一个热点。LongAdder的基本思路就是分散热点，将value的值分散到一个数组中，不同线程会命中到数组的不同槽中，各个线程只对自己槽中的那个值进行CAS操作，这样热点就分散了，冲突的概率就很小很多。如果要获取真正的long值，只要将各个槽中的变量累加返回。
  LongAdder的内部结构
  LongAdder内部有一个base变量，一个Cell[]数组
  base变量：非竞态条件下，直接累加到该变量上
  Cell[]数组：竞态条件下，累加各个线程自己的槽cell[i]中
  LongAdder的使用场景
  纯累加且高并发场景下使用LongAdder，经常被用作高并发计数器，统计指标（qps,流量）
  低竞争条件下反而AtomicLong性能更好