面试总结二：对CAS的理解

本节内容综述如下：

CAS是什么？

CAS是什么？ ===》 compareAndSwap 比较并交换

package thread.CAS;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * CAS是什么？ ===》 compareAndSet 比较并交换
 *
 */
public class CASDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(5);

        //main do thing.....

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 2019)+"\t current data: "+atomicInteger.get());
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 1024)+"\t current data: "+atomicInteger.get());


atomicInteger.getAndIncrement();


    }
}

CAS全称 compare-and-swap ,cpu并发原语。执行是连续的，不允许被中断，不会造成数据不一致问题。它的功能是判断内存某一个位置的值是否为预期，如果是则更改这个值，这个过程就是原子的。

 

CAS并发原语体现在JAVA 语言中就是 sun.misc.Unsafe 类中的各个方法。调用 UnSafe 类中的 CAS 方法，JVM 会帮我们实现出 CAS 汇编指令。这是一种完全依赖硬件的功能，通过它实现了原子操作。由于 CAS 是一种系统原语，原语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成，用于完成某一个功能的过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行的过程中不允许被中断，也就是说 CAS 是一条原子指令，不会造成所谓的数据不一致的问题。

 

 

cas底层原理？如果知道，谈谈你对UnSafe的理解

0、综述：

CAS比较并交换就是unsafe类和自旋锁

 

unsafe类是方法都是有native修饰的调用底层资源，java 中CAS关键代码unsafe.getAndAddInt()方法，里面有个do while 结构的自旋锁：

 

do里面有this.getIntVolatile（var1，var2）;获取当前主内存的值var1指代当前对象，var2指代 对象地址

然后再while里面游走个判断，compareAndSwapInt(…)比较并交换 就是重新取值 和do里面取得值作比较，相同返回，不同重新比较，循环。

cas优点：不加锁，相比于synchronized效率高,解决了原子性

cas缺点：大并发下会循环比较，会导致ABA问题

 

 

 

1、atomicInteger.getAndIncrement()方法的源代码

（其中：变量value被volatile修饰,保证了多线程之间的可见性）

变量ValueOffset,便是该变量在内存中的偏移地址,因为UnSafe就是根据内存偏移地址获取数据的偏移地址

 

2、UnSafe类：UnSafe类是CAS的核心类，位于sun.misc.Unsafe。由于Java方法无法直接访问底层 ,需要通过本地(native)方法来访问。

通过调用UnSafe 类中的CAS 方法（其内部方法操作通过C的指针直接操作系统内存），JVM会帮我们实现出CAS汇编指令，基于该类可以直接操作特额定的内存数据。（这是一种完全依赖硬件的功能，通过它实现了原子操作。）

注意UnSafe类中所有的方法都是native修饰的,也就是说UnSafe类中的方法都是直接调用操作底层资源执行响应的任务

 

 

3、Unsafe类中的compareAndSwapInt方法

（以下为汇编指令解释：）

在x86 平台上，CPU提供了在指令执行期间对总线加锁的手段。CPU芯片上有一条引线#HLOCK pin，如果汇编语言的程序中在一条指令前面加上前缀'LOCK'，经过汇编以后的机器代码就使CPU在执行这条指令的时候把#HLOCK pin的电位拉低，持续到这条指令结束时放开，从而把总线锁住，这样同一总线上别的CPU就暂时不能通过总线访问内存了，保证了这条指令在多处理器环境中的原子性。

 

最后总结：一图流

 

CAS 的缺点？

循环时间长开销很大：

如果 CAS 失败，会一直尝试，如果 CAS 长时间一直不成功，可能会给 CPU 带来很大的开销（比如线程数很多，每次比较都是失败，就会一直循环），所以希望是线程数比较小的场景。

只能保证一个共享变量的原子操作。

 

对于多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性。

 

引出 ABA 问题。

 

原子类 AtomicInteger 的 ABA 问题谈一谈？原子更新引用知道吗？