CAS無(wú)鎖機(jī)制原理，面試高頻問(wèn)題之一，其實(shí)，日常開(kāi)發(fā)中并不會(huì)直接使用CAS無(wú)鎖機(jī)制，都是通過(guò)一系列封裝好的工具類來(lái)使用，

說(shuō)不定面試官不提問(wèn)，都不知道有這么個(gè)東西存在。

1、能說(shuō)一下你對(duì)CAS的理解嗎？

參考回答：

通常我們提到保證多線程安全，會(huì)想到三種方式，一是使用Synchronize關(guān)鍵字，但是有個(gè)問(wèn)題就是，使用了Synchronize加鎖后的多線程相當(dāng)于串行，執(zhí)行效率并不是太高，所以在高并發(fā)場(chǎng)景下，使用第二種方式Lock鎖，Lock鎖要比使用Synchronize關(guān)鍵字在性能上有極大的提高，其實(shí)Lock鎖底層就是通過(guò)AQS+CAS機(jī)制實(shí)現(xiàn)的；第三種方式就是使用Java并發(fā)包下的Atomic「e淘米客」原子操作類，使用了原子類后就不需要使用Synchronize關(guān)鍵字或者是Lock加鎖也是線程安全的，原子類的底層就是基于CAS無(wú)鎖算法實(shí)現(xiàn)的。

CAS 比較后再交換。CAS有三個(gè)操作數(shù)，舊值A(chǔ)，新值B，以及需要讀取的內(nèi)存值V，在更新一個(gè)變量時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)A=V相同時(shí)，CAS才會(huì)將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做。

參考回答有點(diǎn)啰嗦了，提到了CAS的應(yīng)用場(chǎng)景原子類的使用，但多說(shuō)點(diǎn)顯得有丶東西

2、能說(shuō)一下CAS的實(shí)現(xiàn)原理嗎？

參考回答

Java里的CAS是通過(guò)調(diào)用Unsafe「安sei夫」類的native方法，再由C調(diào)用CPU底層命令實(shí)現(xiàn)的。

如果問(wèn)到Unsafe?

Unsafe 這個(gè)類是 JDK 提供的一個(gè)比較底層的類，是一個(gè)不安全的類，官方不建議開(kāi)發(fā)者使用的，為啥呢？①Unsafe在未來(lái)可能被移除，也就是高版本jdk可能無(wú)法運(yùn)行；②Unsafe中不少方法中必須提供內(nèi)存地址和被替換對(duì)象的地址，中間會(huì)有一些計(jì)算問(wèn)題，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致jvm實(shí)例崩潰；③Unsafe中提供的直接訪問(wèn)內(nèi)存的方法不受jvm管理，需要手動(dòng)操作，如果疏忽可能會(huì)觸發(fā)內(nèi)存泄漏；

Unsafe通常用來(lái)：「額外補(bǔ)充，了解即可」

• 內(nèi)存管理：包括分配內(nèi)存、釋放內(nèi)存
• 操作類、對(duì)象、變量：通過(guò)獲取對(duì)象和變量偏移量直接修改數(shù)據(jù)
• 掛起與恢復(fù)：將線程阻塞或者恢復(fù)阻塞狀態(tài)
• CAS：調(diào)用 CPU 的 CAS 指令進(jìn)行比較和交換
• 內(nèi)存屏障：定義內(nèi)存屏障，避免指令重排序

如果你想了解加深CAS原理，那么可以敲出一個(gè)原子類變量，比如AtomicInteger，直接看一下他的源碼，找一下Unsafe是怎么大量應(yīng)用的。

3、能說(shuō)一下CAS的優(yōu)缺點(diǎn)？

缺點(diǎn)

CPU開(kāi)銷比較大：
在并發(fā)量比較高的情況下，如果線程反復(fù)嘗試更新一個(gè)變量，卻又一直更新不成功，循環(huán)往復(fù)，會(huì)給CPU帶來(lái)很大的壓力。

只能保證一個(gè)共享變量的原子操作：
只能是一個(gè)變量的原子操作，無(wú)法確保整個(gè)代碼塊的原子性，也就是在需要保證2個(gè)及以上變量共同進(jìn)行原子性的更新時(shí)，就不得不使用Synchronized了

ABA問(wèn)題：
假設(shè)有一個(gè)變量 A ，經(jīng)修改后變?yōu)锽，然后又修改為 A，實(shí)際已經(jīng)修改過(guò)了，但 CAS 可能無(wú)法感知，造成了不合理的值修改操作。
解決方案是：使用版本號(hào)，在變量前面追加上版本號(hào)，每次變量更新的時(shí)候把版本號(hào)加一，那么A－B－A 就會(huì)變成1A-2B－3A

*優(yōu)點(diǎn)

在一般情況下，性能優(yōu)先于鎖的使用。

4、最后補(bǔ)充

從思想上來(lái)說(shuō)，Synchronized屬于悲觀鎖，悲觀地認(rèn)為程序中的并發(fā)情況嚴(yán)重，所以嚴(yán)防死守。

CAS屬于樂(lè)觀鎖，樂(lè)觀地認(rèn)為程序中的并發(fā)情況不那么嚴(yán)重，所以讓線程不斷去嘗試更新。

CAS和Synchronized沒(méi)有絕對(duì)的好與壞，關(guān)鍵看使用場(chǎng)景。在并發(fā)量非常高的情況下，反而用同步鎖更合適一些。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的面试必备：CAS无锁机制的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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