面试必备：CAS无锁机制

CAS无锁机制原理，面试高频问题之一，其实，日常开发中并不会直接使用CAS无锁机制，都是通过一系列封装好的工具类来使用，

说不定面试官不提问，都不知道有这么个东西存在。

1、能说一下你对CAS的理解吗？

参考回答：

通常我们提到保证多线程安全，会想到三种方式，一是使用Synchronize关键字，但是有个问题就是，使用了Synchronize加锁后的多线程相当于串行，执行效率并不是太高，所以在高并发场景下，使用第二种方式Lock锁，Lock锁要比使用Synchronize关键字在性能上有极大的提高，其实Lock锁底层就是通过AQS+CAS机制实现的；第三种方式就是使用Java并发包下的Atomic「e淘米客」原子操作类，使用了原子类后就不需要使用Synchronize关键字或者是Lock加锁也是线程安全的，原子类的底层就是基于CAS无锁算法实现的。

CAS 比较后再交换。CAS有三个操作数，旧值A，新值B，以及需要读取的内存值V，在更新一个变量时，当且仅当A=V相同时，CAS才会将内存值V修改为B，否则什么都不做。

参考回答有点啰嗦了，提到了CAS的应用场景原子类的使用，但多说点显得有丶东西

2、能说一下CAS的实现原理吗？

参考回答

Java里的CAS是通过调用Unsafe「安sei夫」类的native方法，再由C调用CPU底层命令实现的。

如果问到Unsafe?

Unsafe 这个类是 JDK 提供的一个比较底层的类，是一个不安全的类，官方不建议开发者使用的，为啥呢？①Unsafe在未来可能被移除，也就是高版本jdk可能无法运行；②Unsafe中不少方法中必须提供内存地址和被替换对象的地址，中间会有一些计算问题，一旦出现问题就会导致jvm实例崩溃；③Unsafe中提供的直接访问内存的方法不受jvm管理，需要手动操作，如果疏忽可能会触发内存泄漏；

Unsafe通常用来：「额外补充，了解即可」

• 内存管理：包括分配内存、释放内存
• 操作类、对象、变量：通过获取对象和变量偏移量直接修改数据
• 挂起与恢复：将线程阻塞或者恢复阻塞状态
• CAS：调用 CPU 的 CAS 指令进行比较和交换
• 内存屏障：定义内存屏障，避免指令重排序

如果你想了解加深CAS原理，那么可以敲出一个原子类变量，比如AtomicInteger，直接看一下他的源码，找一下Unsafe是怎么大量应用的。

3、能说一下CAS的优缺点？

缺点

1. CPU开销比较大：
   在并发量比较高的情况下，如果线程反复尝试更新一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。
2. 只能保证一个共享变量的原子操作：
   只能是一个变量的原子操作，无法确保整个代码块的原子性，也就是在需要保证2个及以上变量共同进行原子性的更新时，就不得不使用Synchronized了
3. ABA问题：
   假设有一个变量 A ，经修改后变为B，然后又修改为 A，实际已经修改过了，但 CAS 可能无法感知，造成了不合理的值修改操作。
   解决方案是：使用版本号，在变量前面追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么A－B－A 就会变成1A-2B－3A

*优点

在一般情况下，性能优先于锁的使用。

4、最后补充

从思想上来说，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。

CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么严重，所以让线程不断去尝试更新。

CAS和Synchronized没有绝对的好与坏，关键看使用场景。在并发量非常高的情况下，反而用同步锁更合适一些。