1、CAS介绍及原理
多线程中的CAS（Compare-and-Swap）操作是一种常见的并发控制方法，用于实现原子性更新共享变量的值。其核心思想是通过比较内存地址上的值和期望值是否相等来确定是否可以进行更新操作，从而避免多线程条件下的竞态问题。它是一种CPU指令级的操作，保证数据一致性。包含三个值，内存地址（V)，预期值（A），新值（B）。A B线程更新变量值，A B线程先获取变量值，然后生成新值，变量值放在内存V中、预期原值为A(备份值)、新值为B。如果V=A 更新新值。在多线程情况下保证值的一致性。主要是保证线程当时取的值，在要更新的时候内存还是那个值没有被其它线程改变了。
具体来说，多线程CAS操作包括以下几个步骤：
- 获取当前共享变量的值和期望值。
- 比较共享变量的当前值和期望值是否相等，如果相等则将共享变量的值更新为要写入的新值。
- 如果共享变量的当前值与期望值不相等，则说明此时有其他线程已经修改了共享变量的值，那么当前线程需要重新获取共享变量的最新值，并重复执行步骤2。
在并发环境下，多线程CAS操作可以保证共享变量的原子性操作，同时也避免了传统锁机制所带来的线程阻塞和上下文切换的开销。因此，多线程CAS操作被广泛应用于各种高并发场景中，如数据库事务、分布式系统等。
2、相关面试题
- 什么是CAS操作？
答：CAS（Compare-and-Swap）操作是一种并发控制方法，用于保证共享变量的原子性更新。其核心思想是通过比较内存地址上的值和期望值是否相等来确定是否可以进行更新操作。
- CAS操作有哪些优点？
答：CAS操作具有以下几个优点：
- 可以避免多线程条件下的竞态问题。
- 不会像传统锁机制那样引起线程阻塞和上下文切换的开销。
- 具备高并发性能和适应性，可以应用于各种高并发场景中。
- CAS操作有哪些缺点？
答：CAS操作也存在一些缺点：
- 可能出现ABA问题，即在执行CAS操作时，共享变量的值已经从A变为B又变回了A，但是由于比较的是值而非标识符，因此无法判断出变化过程中是否有其他线程修改过此共享变量。
- 由于CAS操作是基于硬件指令实现的，因此其性能可能会受到硬件限制而受到影响。同时，在高并发环境下，CAS操作的成功率也可能会降低。
- CAS操作不支持多步操作，如果需要进行多步操作，必须通过循环CAS等方式来实现。
- 如何避免ABA问题？
答：可以采用版本号或时间戳等方式来解决ABA问题。具体来说，每次执行CAS操作时，除了比较值是否相等外，还需要比较版本号或时间戳是否一致，从而确保共享变量没有被其他线程修改过。
- CAS操作在Java中的应用有哪些？
答：在Java中，CAS操作被广泛应用于各种高并发场景中，例如AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicReference等类中的方法就是基于CAS操作实现的。同时，在Java 8之后，也引入了新的原子操作类LongAdder和DoubleAdder，用于替代旧版的AtomicLong和AtomicDouble等操作类，以提升并发性能。