Java 之 CAS 原理及实现是怎样的？

面试官：今天我们来聊聊CAS吧？你对CAS了解多少？

候选者：好，CAS的全称为compare and swap，比较并交换

候选者：虽然翻译过来是「比较并交换」，但它是一个原子性的操作，对应到CPU指令为cmpxchg

面试官：好家伙，CPU指令你都知道？

候选者：这没什么，都是背的。

面试官：….

候选者：回到CAS上吧，CAS的操作其实非常简单。

候选者：CAS 有三个操作数：当前值A、内存值V、要修改的新值B

候选者：假设 当前值A 跟 内存值V 相等，那就将 内存值V 改成B

候选者：假设 当前值A 跟 内存值V 不相等，要么就重试，要么就放弃更新

候选者：将当前值与内存值进行对比，判断是否有被修改过，这就是CAS的核心

 

 

面试官：确实，那为什么要用CAS呢？

候选者：嗯，要讲到CAS就不得不说synchronized锁了，它是Java锁…然后…

面试官：稍微打断一下，synchronized锁你稍微讲下就好了，后面会专门问的，在这不用细讲。

候选者：ok，其实就是synchronized锁每次只会让一个线程去操作共享资源

候选者：而CAS相当于没有加锁，多个线程都可以直接操作共享资源，在实际去修改的时候才去判断能否修改成功

候选者：在很多的情况下会synchronized锁要高效很多

候选者：比如，对一个值进行累加，就没必要使用synchronized锁，使用juc包下的Atomic类就足以。

面试官：了解，那你知道CAS会有什么缺点吗？

候选者：CAS有个缺点就是会带来ABA的问题

候选者：从CAS更新的时候，我们可以发现它只比对当前值和内存值是否相等，这会带来个问题，下面我举例说明下：

候选者：假设线程A读到当前值是10，可能线程B把值修改为100，然后线程C又把值修改为10。

候选者：等到线程A拿到执行权时，因为当前值和内存值是一致的，线程A是可以修改的！

候选者：站在线程A的角度来说，这个值是从未被修改的（：

候选者：这是不合理的，因为我们从上帝的角度来看，这个变量已经被线程B和线程C修改过了。

候选者：这就是所谓的ABA问题

 

 

候选者：要解决ABA的问题，Java也提供了AtomicStampedReference类供我们用，说白了就是加了个版本，比对的就是内存值+版本是否一致

面试官：嗯，了解。

面试官：阿里巴巴开发手册提及到 推荐使用 LongAdder 对象，比 AtomicLong 性能更好（减少乐观锁的重试次数），你能帮我解读一下吗？

候选者：AtomicLong做累加的时候实际上就是多个线程操作同一个目标资源

候选者：在高并发时，只有一个线程是执行成功的，其他的线程都会失败，不断自旋（重试），自旋会成为瓶颈

候选者：而LongAdder的思想就是把要操作的目标资源「分散」到数组Cell中

候选者：每个线程对自己的 Cell 变量的 value 进行原子操作，大大降低了失败的次数

候选者：这就是为什么在高并发场景下，推荐使用LongAdder 的原因（：

面试官：OK