CAS 的三大缺点与解决方案

一、ABA 问题

问题

线程 1 读 A，线程 2 把 A 改成 B 再改回 A，线程 1 CAS 成功——但中间值变过。

线程 1: 读 a=1
线程 2: a=1 → 2 → 1
线程 1: CAS(a, 1, 3) 成功

如果业务关心"值是否变过"（比如栈顶指针），ABA 会出问题。

解决：AtomicStampedReference

加版本号：

AtomicStampedReference<Integer> ref =
    new AtomicStampedReference<>(1, 0);

// CAS 时比较版本号
ref.compareAndSet(1, 2, 0, 1);

每次改版本号 +1，版本不对就失败。

二、自旋浪费 CPU

问题

竞争激烈时，CAS 一直失败，do-while 空转，浪费 CPU。

解决

• 竞争不激烈：CAS 合适。
• 竞争激烈：用 synchronized 或 AQS（阻塞挂起，不占 CPU）。
• JDK 8 的 LongAdder：分段 CAS，减少竞争。

三、只能保证一个变量的原子性

问题

CAS 只能改一个内存地址。要同时改两个变量，CAS 做不到。

// 想同时改 a 和 b，CAS 做不到
cas(a, expectA, newA);
cas(b, expectB, newB);   // 第二步可能失败

解决

• 用锁。
• 把多个变量打包成一个对象，用 AtomicReference 包整个对象。

class Pair { int a; int b; }
AtomicReference<Pair> pairRef = new AtomicReference<>();

四、对比总结

缺点	场景	方案
ABA	值变过又变回来有意义	AtomicStampedReference
自旋开销	高竞争	synchronized / AQS
单变量	多变量原子性	锁 / AtomicReference

LongAdder

JDK 8 引入，把一个 value 分成多个 Cell，不同线程 CAS 不同 Cell，最后 sum。减少竞争，高并发下比 AtomicLong 快。