CAS（比较并交换）

定义

CAS（Compare-And-Swap，比较并交换）是一种由 CPU 提供的原子指令：给定内存地址、期望值和新值，仅当地址中的当前值等于期望值时才将其替换为新值，并返回操作是否成功，整个过程不可被打断。

原理

CAS 体现乐观并发思想：线程不加锁直接尝试更新，失败则说明有竞争，重读最新值后循环重试（自旋）。相比互斥锁，它避免了线程挂起与上下文切换，在竞争不激烈时性能优异。

应用

CAS 是无锁（lock-free）数据结构的基石：原子计数器、无锁队列、自旋锁的实现都依赖它。Java 的 java.util.concurrent 原子类、C++ 的 std::atomic、数据库与分布式系统中的乐观锁（版本号比较后更新）都是同一思想的体现。

局限

典型问题包括：ABA 问题——值从 A 变 B 又变回 A，CAS 无法察觉，需引入版本号（如带标记的指针）解决；高竞争下自旋空转浪费 CPU；一次只能原子更新一个字，复合操作仍需其他手段配合。