CAS是compare and swap的简称，将指定内存地址的内容与所给的某个值相比，如果相等，则将其内容替换为所给的另一个值，这是1个原子操作，不可被中断，在Java中，AQS用到了CAS，所以一系列的锁、AtomicInteger、synchronized等，都用到了CAS，CPU通过总线和内存进行数据传输，既然CAS要修改内存上的值，需要锁总线吗？这将会涉及到MESI缓存一致性协议。
MESI协议
现代CPU都有L1，L2和L3的3级缓存，L3一般是多个核心共享，L1和L2是核心单独访问的，既然有缓存，就会产生缓存不一致的情况，MESI协议就是用来保证缓存一致性的协议。
MESI协议的名称由来是指这一协议为缓存的每个数据单位（称为cache line，在Intel CPU上一般是64字节）维护两个状态位，使得每个数据单位可能处于M、E、S或I这四种状态之一。各种状态含义如下：
- M: 被修改的。处于这一状态的数据只在本CPU核心中有缓存，且其数据已被修改，没有更新到内存中。
- E: 独占的。处于这一状态的数据只在本CPU核心中有缓存，且其数据没有被修改，与内存一致。
- S: 共享的。处于这一状态的数据在多个CPU核心中有缓存。
- I: 无效的。本CPU核心中的这份缓存已经无效了。
如果当前核心中是I，那需要去主存中读取，如果不是I，都可以从缓存中读。这种读取的操作，都会被其它核心捕获这个信号，如果捕获到读取操作的核心的状态是M或者E，会把自己缓存中的数据，写回到主内存中去，并将自己的状态设置为S，这个时候，刚才的读操作才能继续执行。
- 只有M或者E的核心才可以修改数据，修改后状态修改为M。
- 如果CPU要修改数据时发现其缓存不处于E或M状态，则需要发出特殊的RFO指令（Read For Ownership），将其它CPU的缓存设为I状态。
- 如果要修改主内存中变量的值，一般来说是要锁住总线，不让其它核心修改。
- 如果1个线程，对1个变量的值进行多次修改，该核心的状态一直是M，就可以直接修改，不需要锁总线。
所以不一定要锁总线，就在于这个并发操作冲突的严重还是不严重，如果冲突很多，怎么多得锁住总线。在并发编程的时候，降低冲突也是一种手段。
写缓冲器和无效化队列
根据MESI协议，例如写了数据，要向总线发消息，等到其它核心回复之后，才能生效，这段等待的时间，这个核心就处于阻塞的状态，该怎么办呢？这时候就引入了写缓冲器和无效化队列，来优化这个阻塞。
- 状态为 E、M，直接写入，不向总线发送消息。
- 状态为 S，变量写入[写缓冲器]，并发送Invalidate消息，继续下一个指令。
- 状态为 I，变量写入[写缓冲器]，并发送Invalidate消息，继续下一个指令。
- 收到其他所有处理器回应的Read Response、Invalidate Acknowledge消息后，处理器才会将写缓冲器中对应的写操作写入相应的缓存行，这个时候，写操作才算真正完成。
- 读的时候先去[写缓冲器]中去读，如果没读到，再去缓存中读。
无效化队列的意思是说如果核心收到了其它核心的Invalidate消息，就先把消息消息存入到无效队列之后，就回复Invalidate Acknowledge，提高了效率，可以看到，队列的使用无处不在，你还在犹豫要不要使用队列吗？但是这样也带来了新的问题，每次读取缓存的时候，其它核心的写缓冲器中，可能有没有生效的值，那怎么办呢？
解决写缓冲器和无效化队列带来的可见性问题
解决办法就是内存屏障
存储屏障（Store Barrier）: cpu 将写缓冲器排空，写入高速缓存 这叫冲刷，这样其他cpu 就会收到通知，其他cpu可以来拿新数据。
加载屏障（Load Barrier）: cpu 根据无效化队列里面的信息，删除其高速缓存的无效数据(就是状态变为I)。
这2个屏障的成对使用，才能保证更新可见，本质上就是要保证，每次读数据之前，都已经看到了前面的所有的写，这个写肯定是已经生效了；
具体是： load load/store store/load store/store load
- LoadLoad屏障： 对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
- StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。
- LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
- StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。
Java中的volatile关键字其实有2个作用：
- 禁止重排序。
- 保证可见性，写操作之后的读肯定能看到最新值。
全文完。
