CAS底层原理及缺点

CAS底层原理及缺点

大厂面试题：

1、请你谈谈对volatile的理解？

2、CAS你知道吗？

3、原子类AtomicInteger的ABA问题谈谈？原子更新引用知道吗？

4、我们都知道ArrayList是线程不安全的，请编码写一个不安全的案例并给出解决方案？

5、公平锁/非公平锁/可重入锁/递归锁/自旋锁谈谈你的理解？请手写一个自旋锁。

6、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore使用过吗？

7、阻塞队列知道吗？

8、线程池用过吗？ThreadPoolExecutor谈谈你的理解？

9、线程池用过吗？生产上你是如何设置合理参数？

10、死锁编码及定位分析？

 

1、CAS底层核心：Unsafe类

atomicInteger.getAndIncrement();

Unsafe是CAS核心类，由于java方法无法访问底层系统，需要通过本地（native）方法来访问，Unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe类存在于sun.misc包中，其内部方法操作可以像C的指针一样直接操作内存，因为java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法。

注意Unsafe类中所有方法都是native修饰的，也就是说Unsafe类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应任务。

Unsafe类存在于sun.misc包中：

 

2、变量valueOffset表示在内存中偏移地址

    /**

     * Atomically increments by one the current value.

     *

     * @return the previous value

     */

    public final int getAndIncrement() {

        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);

    }

CAS全称为Compare-And-Swap，它是一条CPU并发原语。

它的功能是判断内存某个位置的值是否为预期值，如果是则更改为新的值，这个过程是原子的。

 

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。这是一种完全依赖于硬件的功能，通过它实现了原子操作。再次强调，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的，用于完成某个功能的一个过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，也就是说CAS是一条CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致性问题。

 

3、变量value是用volatile修饰，保证了线程之间的内存可见性

    public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {

        int var5;

        do {

            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);

        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

 

        return var5;

}

getIntVolatile是native方法，所以可以直接操作：操作系统底层资源。

getIntVolatile这个方法可以获取主内存最新值

 

var1 AtomicInteger对象本身

var2 该对象值的引用地址

var5 通过var1 var2找出主内存中的真实值

用该对象当前值与var5比较

如果相同，更新var5+var4并且返回true

如果不同，继续取值比较，直到更新完成为止

 

4、CAS底层是汇编

Unsafe类中的compareAndSwapInt，是一个本地方法，该方法的实现位于unsafe.cpp中

 

5、CAS缺点

• 循环时间长CPU开销大
• 只能保证一个共享变量的原子操作
• 会引发ABA问题

 

如果此时你回答完了面试官有关CAS是什么的问题，并且也把CAS优缺点也回答了。

那么接下来，面试官可能会让你解释下CAS缺点：ABA问题

大厂面试题：原子类AtomicInteger的ABA问题谈谈？原子更新引用知道吗？

面试会考察：CAS->Usafe->CAS底层的思想->ABA->原子引用更新->如何规避ABA问题

参考答案请看下一小节：CAS ABA问题