一、什么是 CAS

CAS 全程 Compare-And-Swap，它的功能是判断内存中某个位置的值是否为预期值，如果是则更改为新值，这个过程是原子性的。

二、CAS 作用

CAS 是另一个无锁解决方案，更准确的是采用乐观锁技术，实现线程安全的问题。

三、CAS 实现原理

在设计思想上，CAS 的执行有三个操作数，V-内存值，A-期望值，B-修改成的目标值。当且仅当 V 的值等于 A 时， CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的值，否则不会执行任何操作。

CAS 是一条CPU 并发原语。即属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成，用于完成某种功能的一个过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

JAVA 中的 CAS 操作通过调用 sun.misc.Unsafe 类中各个方法来实现。当调用 UnSafe 类中的 CAS 方法，JVM 会帮我们实现出 CAS 汇编指令。这是一种完全依赖与硬件的功能，通过它实现了原子操作。

四、实战演练

在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了很多 AtomicXXX 原子性操作的类，它们底层封装了 UnSafe 类来提供 CAS 操作相关的方法，我们以 AtomicInteger 为例，执行 1000 的数字累加操作：

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public class CASTest {

    private static int number = 0;

    private static AtomicInteger atomicNumber = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        test1(service);
        test2(service);
        service.shutdown();
    }

    private static void test1(ExecutorService service) throws Exception {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            service.submit(() -> {
                number++;
            });
        }

        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println("number: " + number);
    }
    
    private static void test2(ExecutorService service) throws Exception {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            service.submit(() -> {
                atomicNumber.incrementAndGet();
            });
        }

        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println("atomicNumber: " + atomicNumber.get());
    }
}

执行结果：

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number: 972
atomicNumber: 1000

案例中，我们声明了普通的静态变量 number 和原子类型的 atomicNumber，让它们在多线程下各执行 1000 次的数值累加。

由于 number ++ 编译成字节码是多行指令，并非原子操作，当多线程访问修改时，大概率有旧值覆盖新值的问题，因此出现累加 1000 次的操作后结果却小于 1000 的情况。

而 atomicNumber.incrementAndGet() 底层使用了 CAS，确保数值修改的原子性，因此能正常返回结果。