CAS是Java中Unsafe类里面的方法，它的全称是CompareAndSwap，比较并交换的意思。主要功能是能够保证在多线程环境下，对于共享变量的修改的原子性。

CAS有四个操作数，分别是对象内存位置，对象中的变量的偏移量，变量预期值和新的值。

其机制当且仅当对象中的变量的偏移量的值为变量预期值时，则用新的值更新对象中遍历的偏移量的值。而这个过程是处理器提供的一个原子性命令，不会存在线程安全问题。

然而CAS是一个native方法，还是会先从内存地址中读取state的值，然后去比较，最后再修改，这样还是会存在原子性问题。

所以CAS的底层实现在多核CPU下，会增加一个Lock指令对缓存或者总线加锁，从而保证比较并替换着两个指令的原子性。也就是CAS实际上是利用处理器提供的CMPXCHG指令实现的，而处理器执行CMPXCHG指令是一个原子性操作。

CAS示例

CAS主要用在并发场景

第一个是J.U.C里面的Atomic的原子实现，比如AtomicInteger，AtomicLong。

第二个是实现多线程对共享资源竞争的互斥性质，比如在AQS，ConcurrentHashMap，ConcurrentLinkedQueue等。

CAS缺点

1.ABA问题

ABA的问题指的是在CAS更新的过程中，当读取到的值是A，然后准备赋值的时候仍然是A，但是实际上有可能A的值被改成了B，然后又被改回了A，这个CAS更新的漏洞就叫做ABA。只是ABA的问题大部分场景下都不影响并发的最终效果。

在JDK中的AtomicStampedReference类给每个变量的状态值都配备了一个时间戳，从而避免了ABA问题的产生。

2.高竞争下的开销问题

在并发冲突概率大的高竞争环境下，如果CAS一直失败，会一直重试，CPU开销较大。可以引入退出机制，如重试次数超过一定阈值后失败退出，当然更重要的是避免在高竞争环境下使用乐观锁。

3.功能限制

CAS只能保证单个变量操作的原子性，这意味着

(1)原子性不一定能保证线程安全，例如在Java中需要与volatile配合来保证线程安全。

(2)当涉及到多个变量时，CAS也无能为力。

除此之外，CAS的实现需要硬件层面处理器的支持，在Java中普通用户无法直接使用，只能借助atomic包下的元子类使用，灵活性受到限制。