乐观锁CAS机制的原理
乐观锁是一种并发控制的方法，其核心思想是“在多个事务中乐观地读取数据，在提交时再验证是否有冲突，如果没有，则提交；如果有，则回滚并重试”。而CAS（Compare and Swap，比较并交换）机制则是乐观锁实现的一种关键技术，以下是对乐观锁利用CAS机制原理的详细解释：
CAS机制概述
CAS操作是一种原子性操作，原子性是指一个操作要么完全执行成功，要么完全不执行，没有中间状态。在CAS操作中，一个共享变量的比较和交换是作为一个原子操作来执行的，这意味着在比较和交换的过程中，不会出现其他线程修改共享变量的值的情况。CAS操作通常涉及三个操作数：内存地址V、预期原值A和新值B。其工作流程如下：
- 比较：首先，线程会获取内存中某个变量的当前值V，并将其与预期原值A进行比较。这一步是为了确保在数据被其他线程修改之前，当前线程能够获取到最新的数据。
- 交换：如果当前值V等于预期原值A，说明数据没有被其他线程修改过，此时线程会将该变量更新为新的值B。如果当前值V不等于预期原值A，说明数据已经被其他线程修改过，此时线程会放弃更新，并重新尝试比较和交换操作。
- 设置：只有在比较成功后，才会将新值B写入到内存中。这一过程是原子性的，不会被其他线程中断。
乐观锁利用CAS机制
在乐观锁的实现中，CAS机制扮演了关键角色。当多个线程尝试并发访问和修改同一个共享资源时，乐观锁会采用CAS机制来确保数据的一致性。
- 读取数据：当事务开始时，它会读取当前数据及其版本号（或其他标识）。
- 修改数据：在事务中修改数据时，不会立即提交这些修改，而是先记下要修改的数据的版本号（或其他标识）和预期的新值。
- 提交事务：在事务提交时，会使用CAS机制来检查刚才读取的版本号（或其他标识）和当前数据的版本号（或其他标识）是否一致。如果一致，说明期间没有其他事务修改了数据，当前事务可以使用CAS操作将新值写入内存并提交。如果不一致，说明有其他事务已经修改了数据，当前事务需要回滚并重试。
CAS机制的优势与局限
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优势：
- CAS操作具有原子性，能够在多线程环境下实现高效的数据更新。
- CAS操作不需要使用锁，避免了线程的阻塞和唤醒，减少了上下文切换的开销，在并发度较高的情况下能够提供更好的性能。
- 由于CAS操作不需要使用锁，因此避免了传统锁机制中可能发生的死锁和线程饥饿问题。
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局限：
- CAS机制无法解决ABA问题。在操作过程中，变量的值经过多次变化后又恢复为原来的值，这可能导致CAS操作在判断变量值是否发生变化时出现错误。为了解决ABA问题，可以使用版本号或时间戳来辅助CAS操作。
- 在高并发环境下，CAS操作可能会因为频繁的失败和重试而导致性能下降。此时，可能需要考虑使用其他同步机制或优化策略来提高性能。
综上所述，乐观锁利用CAS机制实现了高效、无锁的并发控制。然而，在实际应用中，需要根据具体场景选择合适的同步机制，并充分考虑CAS机制的局限性和潜在问题。
原文地址：https://blog.csdn.net/oopxiajun2011/article/details/143658731
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