CAS分析原理+乐悲观锁
CAS 指的是现代 CPU 广泛支持的一种对内存中的共享数据进行操作的一种特殊指令。这个指令会对内存中的共享数据做原子的读写操作。简单介绍一下这个指令的操作过程：首先，CPU 会将内存中将要被更改的数据与期望的值做比较。然后，当这两个值相等时，CPU 才会将内存中的数值替换为新的值。否则便不做操作。最后，CPU 会将旧的数值返回。
简单的来说，CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则返回V。这是一种乐观锁的思路，它相信在它修改之前，没有其它线程去修改它；而Synchronized是一种悲观锁，它认为在它修改之前，一定会有其它线程去修改它，悲观锁效率很低。
原理代码示例
代码如下：
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/*
CAS是什么？==>compareAndSet 比较交换
*/
public class CASDemo {
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(6);
//compareAndSet(int expect,int update) 如果期望值expect与工作内存中的值相同则修改 否则修改失败
//与期望值相同 atomicInteger修改为2021
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(6,2021)+"\t current data is "+atomicInteger.get());//true
//上述操作atomicInteger修改为2021与期望值6不同 所以修改失败
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(6,2022)+"\t current data is "+atomicInteger.get());//false
}
}
结果如下：
分析：首先我们new的atomicInteger对象传的值是6，compareAndSet(int expect，int update)是底层的参数，第一组传的值是compareAndSet(6，2021)，这里的expect=6与atomicInteger=6的值对比后发现一样，则返回true，把atomicInteger的值更新为2021，同理第二组传的值是compareAndSet(6，2022)，这里的expect=6与atomicInteger=2021的值对比后发现不一样，则返回false，atomicInteger的值不更新且仍然为2021
乐观锁与悲观锁
悲观锁(Pessimistic Lock)
顾名思义，就是很悲观，假定会发生并发冲突，屏蔽一切可能违反数据完整性的操作，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁。
乐观锁(Optimistic Lock)
顾名思义，就是很乐观，假设不会发生并发冲突，只在提交操作时检查是否违反数据完整性。乐观锁不能解决脏读的问题。每次拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。
悲观锁在Java中的使用，就是利用各种锁。如synchronized 乐观锁在Java中的使用，是无锁编程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子类，通过CAS自旋实现原子操作的更新。
独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。而另一个更加有效的锁就是乐观锁。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。乐观锁用到的机制就是CAS，Compare and Swap。
缺点与优点
CAS优点
高效解决原子操作
CAS缺点
CAS虽然很高效的解决原子操作，但是CAS仍然存在三大问题。ABA问题，循环时间长开销大和只能保证一个共享变量的原子操作
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，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指令那么效率会有一定的提升，pause指令有两个作用，第一它可以延迟流水线执行指令（de-pipeline）,使CPU不会消耗过多的执行资源，延迟的时间取决于具体实现的版本，在一些处理器上延迟时间是零。第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突（memory order violation）而引起CPU流水线被清空（CPU pipeline flush），从而提高CPU的执行效率。
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。
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小结
CAS和锁都解决了原子性问题，和锁相比，由于其非阻塞的，它对死锁问题天生免疫，并且，线程间的相互影响也非常小。更为重要的是，使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销，也没有线程间频繁调度带来的开销，因此，他要比基于锁的方式拥有更优越的性能。
但是，CAS真的有那么好吗？又到挑刺时间了！
要让我们失望了，CAS并没有那么好，主要表现在三个方面：
- 1、循环时间太长
- 2、只能保证一个共享变量原子操作
- 3、ABA问题。
