Начнём с того, что даже простое чтение переменной может вызвать проблемы в многопоточных программах, так как у каждого процессорного ядра есть свои кэши, поэтому для актуального чтения используется @Volatile.

Но что если нам нужно прочитать какое-то значение, пройтись в when операторе, а потом записать новое, можно конечно попробовать сделать это через @Volatile:

@Volatile var _state: Int

when(_state) {
  NONE -> _state = PENDING
  ...
}

Но проблема в том, что может произойти ситуация когда поток X прочитает актуальное значение, а в этот момент поток Y запишет другое, что приведет к нелогичным данным.

Глянем решение с compareAndSet(), пример взят из исходников StateFlow:

val _state = atomic(0)

while(true) {
  val state = _state.value
  when(state) {
    NONE -> if (_state.compareAndSet(state, PENDING)) break
    ...
  }
}

Метод compareAndSet() под капотом реализован процессорной инструкцией, эта инструкция выполняется атомарно и следовательно не нуждается в синхронизации между потоками, работает она следующим образом:

1) читает актуальное значение переменной _state из памяти как это делает @Volatile
2) сравнивает актуальное значение с текущим state, которое как мы уже знаем может быть неактуальным
3) если значение актуально, записывает новое PENDING и возвращает true
4) если значение неактуально возвращает false

Когда поток Y запишет новое значение, поток X начнёт выполнять метод compareAndSet(), который вернёт false, так как данные неактуальны, далее начнётся новая итерация цикла, это будет продолжаться до тех пор пока на потоке X не появятся актуальные данные и только когда это произойдёт запишутся новые.

P.S. Использование бесконечного цикла с инструкцией compareAndSet() это нормальная практика, применяется много где: начиная с корутин и заканчивая Android SDK.

Пишите ваше мнение в комментах и всем хорошего кода!