原理

CAS, compare and swap的缩写，中文翻译成比较并交换。

CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。 如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值 。否则，处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在 CAS 指令之前返回该 位置的值。（在 CAS 的一些特殊情况下将仅返回 CAS 是否成功，而不提取当前 值。）CAS 有效地说明了“我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。”

既然在CAS中存在不断尝试的过程，那么会不会造成很大的资源浪费呢？答案是有可能的，这也是CAS的缺陷之一。但是，既然CAS是一个乐观锁，那么设计者在设计时就应该抱着的是乐观的态度，换句话说，CAS认为自己有非常大的概率是能够成功完成当前操作的，所以在CAS看来，完不成便重试（自旋）是一个小概率事件。

CAS操作，先读再比较，然后设置值，步骤这么多，会不会在步骤之间被其它线程干扰导致冲突？其实是不会的，因为在底层汇编代码中CAS操作并不是用三条指令实现的，而是仅仅是一条指令：lock cmpxchg（x86架构），因此不会出现在CAS执行过程中时间片被抢走的情况。但是这就涉及到另一个问题，CAS操作过分的依赖CPU的设计，也就是说CAS本质是CPU中的一条指令。如果CPU不支持CAS操作，CAS就无法实现。

优点

1.在并发量不是很高时cas机制会提高效率。cas没有锁，也就不会有线程阻塞问题，和线程切换带来的开销。

缺点

1. ABA问题。因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，但是如果一个值原来是A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化，但是实际上却变化了。ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么A－B－A 就会变成1A-2B－3A。
   从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

2. 循环时间长开销大。自旋CAS如果长时间不成功，不会将线程挂起，会给CPU带来非常大的执行开销。如果JVM能支持处理器提供的pause指令，那么在效率上会有一定的提升。

3. 只能保证一个共享变量的原子操作。当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁，或者有一个取巧的办法，就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如有两个共享变量i＝2,j=a，合并一下ij=2a，然后用CAS来操作ij。从Java1.5开始JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性，你可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。

适用场景

CAS适合读多写少的场景下使用。