面试官:CAS和AQS底层原理了解?我:一篇文章堵住你的嘴

本文深入探讨了CAS(Compare And Swap)的原理,包括其在并发编程中的应用,以及其优缺点。同时,文章分析了AQS(AbstractQueuedSynchronizer)的机制,介绍了AQS如何作为同步器框架,用于实现如ReentrantLock和CountDownLatch等并发工具类,并详细阐述了AQS中tryAcquire和tryRelease等方法的工作流程。

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CAS(Compare And Swap)原理分析

字面意思是比较和交换,先看看下面场景(A 和 B 线程同时执行下面的代码):

int i = 10;  //代码 1
i = 20;      //代码 2

场景 1:A 线程执行代码 1 和代码 2,然后 B 线程执行代码 1 和代码 2,CAS 成功。

场景 2:A 线程执行代码 1,此时 B 线程执行代码 1 和代码 2,A 线程执行代码 2,CAS 不成功,为什么呢?

因为 A 线程执行代码 1 时候会旧值(i 的内存地址的值 10)保存起来,执行代码 2 的时候先判断 i 的最新值(可能被其他线程修改了)跟旧值比较,如果相等则把 i 赋值为 20,如果不是则 CAS 不成功。CAS 是一个原子性操作,要么成功要么失败,CAS 操作用得比较多的是 sun.misc 包的 Unsafe 类,而 Java 并发包大量使用 Unsafe 类的 CAS 操作,比如:AtomicInteger 整数原子类(本质是自旋锁 + CAS),CAS 不需加锁,提高代码运行效率。也是一种乐观锁方式,我们通常认为在大多数场景下不会出现竞争资源的情况,如果 CAS 操作失败,会不断重试直到成功。

CAS 优点:资源竞争不大的场景系统开销小。

CAS 缺点

  • 如果 CAS 长时间操作失败,
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