【面试普通人VS高手系列】能谈一下CAS机制吗？

一个小伙伴私信我，他说遇到了一个关于CAS机制的问题，他以为面试官问的是CAS实现单点登录。

心想，这个问题我熟啊，然后就按照单点登录的思路去回答，结果面试官一直摇头。

他来和我说，到了面试结束都没明想白自己回答这么好，怎么就没有当场给我发offer呢？

实际上，面试官问的是并发编程中的CAS机制。

下面我们来看看普通人和高手对于CAS机制的回答吧

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，有一个成员变量state，默认值是0，

定义了一个方法doSomething()，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

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、ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等都有用到。

以上就是我对这个问题的理解。

总结

最近大家也发现了我的文章内容在高手回答部分的变化。

有些小伙伴说，你面试怎么还能带图来，明显作弊啊。

其实主要是最近很多的面试题都偏底层，而底层的内容涵盖的知识面比较广，大家平时几乎没有接触过。

所以，如果我想要去把这些知识传递给大家，就得做很多的图形和内容结构的设计，否则大家看完之后还是一脸懵逼。

好的，本期的普通人VS高手面试系列就到这里结束了，喜欢的朋友记得点赞收藏。

我是Mic，一个工作了14年的Java程序员，咱们下期再见。

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