在JDK1.5引入的 J.U.C包中的原子类以及Lock等都是基于 volatile 关键结合 CAS 操作实现的，为了能够搞明白 原子类以及 Lock锁的原理首先要了解 volatile 原理以及 CAS原理，上篇文章我们说了volatile关键字，这篇咱们就聊聊 什么是 CAS 操作。
悲观锁与乐观锁
在说CAS操作之前咱们先说一下什么是悲观锁和乐观锁。
悲观锁
悲观锁就是总是加锁最坏的情况，所以每次去拿数据时都认为别人会修改，所以每次操作共享数据时都会上锁，这样当别人需要访问共享数据时，就必须阻塞等待，直到它拿到锁。传统的关系型数据库里面就用到了很多这种锁机制，比如行锁、表锁等，都是在操作之前先加上锁。在Java中 synchronized 和 ReentrantLock 等都是独占的，也就是悲观锁。
悲观锁可以理解为就是 “总有刁民想害朕”。
乐观锁
乐观锁就是总是情况最好的，每次去拿共享数据的时候认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新数据的时候会判断一下在此期间别人是否更改了数据。一般可以通过版本号和 CAS算法实现。乐观锁适用于读多写少的场景，这样可以提供吞吐量。
什么是CAS
CAS 即 Compare And Swap （比较与交换），是一种有名的无锁算法。CAS算法主要涉及到三个参数：
- 主内存中存放的的值V，也就是线程共享的值。
- 线程上次从内存中读取的V值 A，线程私有的，存放在线程栈帧中，或者CPU缓存中的值。
- 需要写入主内存改些V的值B，线程对A计算后的值。
大致流程如下所示：
CAS带来的三大问题
ABA问题
因为CAS需要在操作值的时候，检查值有没有发生变化，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CAS进行检查的时候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。在变量前面加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加1，那么A->B->A就会变成1A->2B->3A。从Java 1.5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方法的作用是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且检查当前的标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该应用和该标志的值设置为给定的更新值。
开销大的问题
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，从而提高CPU的实行效率。
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，这个时候可以用锁。还有一个取巧的办法，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ji=2a,然后用CAS来操作ij。从Java 1.5开始，JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之前的原子性，就可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。
总结
本篇文章首先介绍了什么是悲观锁和乐观锁，然后介绍了 CAS 原理，CAS 就是 比较并交换，也就是在写入时先比较 主内存中值是否跟之前读取的旧值相等，如果相等就更新，如果不相等就再次读取计算，循环往复。CAS 在提高性能的同时，也带来了三大问题。明白三大问题能够更好的使用 CAS操作，以及后续的 原子操作类。
