面试官: 有了解过CAS和原子操作吗？说说看

前言

目前正在出一个Java多线程专题长期系列教程，从入门到进阶含源码解读, 篇幅会较多, 喜欢的话，给个关注❤️ ~

乐观锁 & 悲观锁

在正式讲解之前，我们先了解一下这两个概念

悲观锁

顾名思义，假使情况是最糟糕的，在程序中的体现就是对资源的抢夺。对于悲观锁来说，它总是认为每次访问共享资源时会发生冲突，所以必须对每次数据操作加上锁，以保证临界区的程序同一时间只能有一个线程在执行。

乐观锁

与其相反，乐观锁总是假设对共享资源的访问没有冲突，线程可以不停地执行，无需加锁也无需等待。而一旦多个线程发生冲突，乐观锁通常是使用一种称为CAS的技术来保证线程执行的安全性。

因为没有锁，所以就不存在死锁的情况。大家不仿试想一下，他们分别适合什么样的场景

乐观锁多用于读多写少的环境，避免频繁加锁影响性能
悲观锁多用于写多读少的环境，避免频繁失败和重试影响性能

CAS

概述

CAS的全称是：比较并交换（Compare And Swap）。在CAS中，有这样三个值

V：要更新的变量(var)
E：预期值(expected) (也称为旧值)
N：新值(new)

有没有很熟悉，上节我们讲源码的时候有提到过~ 大致过程如下:

判断更新的变量是否等于预期值，如果等于，将该值设置为新的值；如果不等，说明已经有其它线程更新了变量，则当前线程放弃更新，什么都不做。

那么会不会出现我即将要更新的值被其它线程更新了呢❓

不会的，原因在于CAS是一种原子操作。

原子操作

原子操作（atomic operation）是指不被线程调度打断的操作,通常有一系列操作组合而成，该操作开始到执行结束，期间不会有任何线程切换，从而保证了cpu资源不会被其它线程争夺。简单的来说这种操作不会中断，要么成功，要么失败，可以保证线程的安全性。

「当多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个成功更新，其余都失败，但失败的线程并不会被挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝」

Java中的CAS操作具体实现

在Java中，通常使用sun.misc.Unsafe类,该类下的方法都是native方法，所以Java本身不负责具体实现，通常由底层的jvm,c,c++来实现

public boolean compareAndSet(V   expectedReference,
                             V   newReference,
                             int expectedStamp,
                             int newStamp) {
    Pair<V> current = pair;
    return
        expectedReference == current.reference &&
        expectedStamp == current.stamp &&
        ((newReference == current.reference &&
          newStamp == current.stamp) ||
         casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));
}

循环时间长开销大

CAS多与自旋结合。如果自旋CAS长时间不成功，会占用大量的CPU资源。

我们可以通过JVM支持处理器提供的「pause指令」, 能让自旋失败时cpu睡眠一小段时间再继续自旋，从而使得读操作的频率低很多

只能保证一个共享变量的原子操作

给大家介绍两种方式:

使用提供的AtomicReference
使用锁

结束语

本节主要给大家介绍了CAS和原子操作，有些部分大家了解一下就好。下一节，带大家学习线程池的基本使用 ~

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项目源码(源码已更新欢迎star⭐️)

java-thread-all
地址: https://github.com/qiuChengleiy/java-thread-all.git

雪影轻语·静谧之间

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乐观锁 & 悲观锁

悲观锁

乐观锁

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