比較並交換（compare-and-swap）

測試並設定威力強大卻很鈍：它總是覆寫。比較並交換（CAS）是更精緻的原子指令，也是現代多數無鎖程式設計背後的主力。它作為一個不可分割步驟所做的事是：「看一下這個記憶體位置；只有當它還保有我預期的值時，才把它換成這個新值，並告訴我你換了沒有。」這就像「只有在你上次看過之後沒人改動」的前提下才更新共用白板——並且原子地得知你的更新到底有沒有成功貼上去。

具體而言，CAS(address, expected, new) 原子地做這件事：讀出 address 目前的值；若它等於 expected，就存入 new 並回報成功；否則保持不變並回報失敗（常以回傳它實際找到的值來表示）。經典用法是一個重試迴圈。要在不用鎖的情況下原子地把計數器加一：把目前的值讀進 old；算出 new = old + 1；再做 CAS(counter, old, new)。若成功，就大功告成。若失敗，表示這段期間有別的執行緒改了計數器，於是你重讀再試一次。迴圈持續旋轉，直到某次嘗試落在一個未被改動的值上——而關鍵在於，每一次失敗都意味著別人有了進展，所以整個系統作為一體永遠在前進。

CAS 比測試並設定更具表達力，因為它能「依目前的值有條件地更新」，這正是讓你不僅能造出鎖、還能造出永不阻塞的無鎖堆疊、佇列與計數器的本錢。兩點誠實的提醒。第一，CAS 在高度爭用下可能徒勞失敗、把工夫浪費在重試上，所以它並非自動就比鎖快。第二，它有個著名的陷阱：ABA 問題。CAS 只檢查值是否等於 expected，並不檢查它「中間是否從未改變」；如果值從 A 變到 B 再變回 A，CAS 仍會欣然成功，儘管世界已在它腳下挪移過。解決 ABA 需要額外機制，例如版本標記。儘管如此，CAS 仍是並行程式設計中最重要的單一原子原語。