能谈一下 CAS 机制吗

（本文摘自mic老师面试文档）

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（如图），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（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、

ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue 等都有用到。

以上就是我对这个问题的理解。

结尾

最近大家也发现了我的视频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

则大家听完之后还是一脸懵逼。

好的，本期的普通人 VS 高手面试系列的视频就到这里结束了，喜欢的朋友记得点赞收

藏。