大厂技术面试题解析——能谈一下 CAS 机制吗？

普通人

CAS，是并发编程中用来实现原子性功能的一种操作，嗯，它类似于一种乐观锁的机制，

可以保证并发情况下对共享变量的值的更改的原子性。

嗯，?像 AtomicInteger这个类中?，就用到了?CAS 机制。嗯…

高手

CAS 是 Java 中 Unsafe 类里面的方法?，它的全称是 CompareAndSwap?，比较并交换

的意思。它的主要功能是能够保证在多线程环境下?，对于共享变量的修改的原子性。

我来举个例子?，比如说有这样一个场景（如图），有一个成员变量 state，默认值是 0，

定义了一个方法，这个方法的逻辑是?，判断 state 是否为 0 ?，如果为0?，就修改成 1。

这个逻辑看起来没有任何问题，但是在多线程环境下，会存在原子性的问题，因为这里

是一个典型的，?Read - Write 的操作。

一般情况下?，我们会在 doSomething()这个方法上加同步锁来解决原子性问题。

但是?，加同步锁，会带来性能上的损耗?，所以?，对于这类场景?，我们就可以使用 CAS机制来进行优化

这个是优化之后的代码（如图）

在 doSomething()方法中，我们调用了 unsafe 类中的 compareAndSwapInt()方法来达到同样的目的?，这个方法有四个参数，

分别是?：当前对象实例、成员变量 state在内存地址中的偏移量、预期值 0、期望更改之后的值?1。

CAS?机制会比较?state 内存地址偏移量对应的值和传入的预期值?0?是否相等，如果相等，就直接修改内存地址中 state 的值为 1.

否则?，返回 false?，表示修改失败?，而这个过程是原子的?，不会存在线程安全问题。

CompareAndSwap 是一个 native 方法?，实际上它最终还是会面临同样的问题?，就是先从内存地址中读取 state 的值?，然后去比较?，最后再修改。

这个过程不管是在什么层面上实现?，都会存在原子性问题。

所以呢?，CompareAndSwap 的底层实现中?，在多核 CPU 环境下?，会增加一个 Lock

指令对缓存或者总线加锁?，从而保证比较并替换这两个指令的原子性。

CAS 主要用在并发场景中?，比较典型的使用场景有两个。

1. ??第一个是 J.U.C 里面 Atomic 的原子实现?，比如 AtomicInteger?，AtomicLong。

2. ??第二个是实现多线程对共享资源竞争的互斥性质?，比如在 AQS、ConcurrentHash?Map、ConcurrentLinkedQueue 等都有用到。

以上就是我对这个问题的理解。