多线程——关于面试中常见的CAS问题你知道了吗？

港控/mmm° 2022-11-24 14:29 104阅读 0赞

### 关于面试中常见的CAS问题你知道了吗？ ###

*  CAS
 *   *  CAS的使用
     *   *  无锁编程
     *  CAS缺陷：ABA问题

)

# CAS #

**CAS的全称是 compare and swap(字面意思就是比较交换) 他是基于硬件提供的一种基础指令, 也是基于这样的指令, 就可以实现一些特殊的功能(实现锁)**

针对不同的操作系统，JVM 用到了不同的 CAS 实现原理简而言之，是因为硬件予以了支持，软件层面才能做到。  
我们假设内存中的原数据v，旧的预期值new，需要修改的新值tmp。  
比较 new 与 v 是否相等。（比较）  
如果比较相等，将 tmp 写入 v。（交换）  
返回操作是否成功。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

可见当多个线程同时对某个资源进行CAS操作，只能有一个线程操作成功，但是并不会阻塞其他线程,其他线程只会收到操作失败的信号。可见 CAS 其实是一个乐观锁。

## CAS的使用 ##

### 无锁编程 ###

不使用锁，而是直接用CAS来保证线程安全  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

//线程不安全，两个线程同时修改一个变量得到的结果不一定是十万
    public class Demo2 {
        
        private static int num = 0;
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    
            Runnable runnable = new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    for (int i = 0; i < 50000 ; i++) {
        
                        num++;
                    }
                }
            };
    
            Thread thread1 = new Thread(runnable);
            Thread thread2 = new Thread(runnable);
            thread1.start();
            thread2.start();
    
            thread1.join();
            thread2.join();
    
            System.out.println(num);
    
        }
    }
    
    每次的结果不同

加锁之后：

public class Demo2 {
        
        private static int num = 0;
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    
            Runnable runnable = new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    for (int i = 0; i < 50000 ; i++) {
        
                       synchronized (Demo2.class){
        
                           num++;
    
                       }
                    }
                }
            };
    
            Thread thread1 = new Thread(runnable);
            Thread thread2 = new Thread(runnable);
            thread1.start();
            thread2.start();
    
            thread1.join();
            thread2.join();
    
            System.out.println(num);
    
        }
    }
    
    100000

不加锁使用原子类

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    
    public class Demo2 {
        
       // private static int num = 0;
    
        private static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    
            Runnable runnable = new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    for (int i = 0; i < 50000 ; i++) {
        
                       synchronized (Demo2.class){
        
                           num.getAndIncrement();//num++
                           //num.incrementAndGet();//++num
    
                       }
                    }
                }
            };
    
            Thread thread1 = new Thread(runnable);
            Thread thread2 = new Thread(runnable);
            thread1.start();
            thread2.start();
    
            thread1.join();
            thread2.join();
    
            System.out.println(num);
    
        }
    }

## CAS缺陷：ABA问题 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

**这个问题就是加入现在有个size为0 有一个线程把他修改为1, 然后紧接着又有一个线程把他修改为0了 那此时仅仅通过CAS的比较是无法区分的**

解决这个问题就需要引入额外的信息 (给变量加一个版本号 每次进行修改 都递增版本号)

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221124/87334e23f3d944c794a5ee425dd45481.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221124/611059ed24824f219a6ab86505f96bc8.png
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