05 CAS

朱雀 2022-11-25 11:54 391阅读 0赞

#### 1. 什么是悲观锁、乐观锁？ ####

*  乐观锁执行操作前认为不会导致冲突，操作数据时，不进行任何特殊处理，在进行更新后，才会去判断是否有冲突。
 *  悲观锁操作数据时，认为操作会出现数据冲突，所以在进行每次操作时都要通过获取锁才能进行对相同数据的操作。

#### 2. 悲观锁和乐观锁(CAS)应用场景？ ####

乐观锁适用于资源竞争较少的情况下，也就是冲突很少发生的时候，这样可以省去了锁的开销，加大了系统的整个吞吐量。但如果经常产生冲突，用悲观锁比较合适。

#### 3. CAS是什么(原理)？是线程安全的不？有什么问题？ ####

*  CAS是compare and swap的缩写，意思是比较交换。CAS 操作包含三个操作数(V,E,N) —— V表示要更新的变量、E表示预期值，N表示新值。如果要更新的变量等于预期值，就会将要更新的变量设置为新值。如果要更新的变量不等于预期值，说明被其他线程修改了，可以再次尝试次操作直至修改成功。在硬件层面上，CPU通过总线锁定和缓存锁定来保证了以上操作的原子性。
 *  是线程安全的。
 *  问题： ①.CAS容易造成ABA问题。一个线程a将数值改成了b，接着又改成了a，此时CAS认为是没有变化，其实是已经变化过了，ABA问题的解决方案是加版本号，即在A变成B再变成A的时候，每一步操作加一个version，即：1A->2B->3A,这样就可以根据版本号是否有变化即可判断是否发生了ABA问题。  
    ②.CAS造成CPU利用率增加。之前说过了CAS里面是一个循环判断的过程，如果线程一直没有获取到状态，cpu资源会一直被占用。  
    ③.只能保证一个共享变量的原子操作：即一个CAS操作只能保证一个共享变量的的原子性。这个问题的解决方案是利用java1.5之后提供的AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性。可以将多个变量放进一个对象中然后进行CAS操作。

#### 4. CAS算法的优点，和加锁的效率对比 ####

没有锁竞争带来的系统开销，由于CAS是非阻塞的，所以避免了死锁，和加锁的方式相比有更好的性能，效率更高。

#### 5. 原子锁(CAS)和同步锁的区别？ ####

*  同步锁使用的是一种悲观策略，如果使用同步锁来进行并发控制，当某一个线程抢占到锁之后，那么其他线程再尝试去抢占锁时就会被挂起，当前面的线程释放锁之后，其他线程再抢占到锁后并且重新恢复到运行状态，这个过程需要花费较长的时间。
 *  那么当我们使用原子锁操作时，线程1和线程2对共享变量进行并发的CAS操作，假设1成功了，2会再做多次尝试，它执行多次的所消耗的时间远远小于线程挂起到恢复所消耗的时间，因此原子锁的性能要比同步锁高很多。

#### 6. CAS check的字段是哪里，set到哪里去？ ####

CAS 操作包含三个操作数(V,E,N) —— V表示要更新的变量、E表示预期值，N表示新值。check要更新的变量V如果等于预期值E，就会set操作将要更新的变量V设置为新值N。

#### 7. jdk8对乐观锁(CAS)的优化？ ####

Java 8推出了一个新的类，LongAdder，他就是尝试使用分段CAS以及自动分段迁移的方式来大幅度提升多线程高并发执行CAS操作的性能。

*  首先有一个基值base，多线程累加数值都是对base进行累加的。  
    如果竞争激烈到一定程度无法对base进行累加操作时，会实施分段CAS机制，创建一个Cell数据，让大量的线程分别去对不同Cell内部的value值进行CAS累加操作，这样就把CAS计算压力分散到了不同的Cell分段数值中了，如果你要从LongAdder中获取当前累加的总值，就会把base值和所有Cell分段数值加起来返回给你。

#### 8. 原子类底层(原子类为什么能保证线程安全)？ ####

JUC包里有一个atomic包，里面实现了一些直接使用CAS操作的线程安全的类型。  
使用volatile修饰的value来存储值，如果value被修改，每个线程都可以看到这个修改，线程对value的每一步操作都使用CAS来操作，这样就实现了线程安全。

#### 9. JUC包里有什么？ ####

java.util.concurrent包里有locks包，atomic包，还有一些线程安全的类，如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentSkipListMap等，还有一些并发工具类，如CyclicBarrier、CountDownLatch。