六虎

美团终面：CAS确定完全不需要锁吗？

作者：

蓝色微笑ing

在

CAS咱们都知道，这是一项乐观锁技能，是Compare And Swap的简称，顾名思义便是先比较再替换。

尽管他叫乐观锁，可是咱们都知道它是不需要加锁的，在JDK1.5 中的JUC便是建立在CAS之上的。相对于synchronized这种阻塞算法，CAS是非阻塞算法的一种常见完成。所以J.U.C在功能上有了很大的提升。

咱们以java.util.concurrent中的AtomicInteger为例，看一下在不运用锁的情况下是如何确保线程安全的。主要了解getAndIncrement办法，该办法的效果相当于 ++i 操作：

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
        private volatile int value;  
    public final int get() {  
        return value;  
    }  
    public final int getAndIncrement() {  
        for (;;) {  
            int current = get();  
            int next = current + 1;  
            if (compareAndSet(current, next))  
                return current;  
        }  
    }  
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {  
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);  
    }  
}

getAndIncrement采用了CAS操作，每次从内存中读取数据然后将此数据和+1后的成果进行CAS操作，如果成功就返回成果，否则重试直到成功停止。而compareAndSet使用unsafe的compareAndSwapInt办法完成的。

啥是Unsafe呢？

Unsafe是CAS的中心类。因为Java无法直接访问底层操作系统，而是经过本地（native）办法来访问。不过尽管如此，JVM仍是开了一个后门，JDK中有一个类Unsafe，它供给了硬件级别的原子操作。

Unsafe是Java中一个底层类，包含了许多基础的操作，比如数组操作、对象操作、内存操作、CAS操作、线程(park)操作、栅门（Fence）操作，JUC包、一些三方框架都运用Unsafe类来确保并发安全。

Unsafe类供给了硬件级别的原子操作，如CAS原子操作。

可是，咱们有没有想过这样的问题：硬件层面CAS又是如何确保原子性的呢？真的彻底没加锁吗？

拿比较常见的x86架构的CPU来说，其实 CAS 操作通常运用 cmpxchg 指令完成的。

可是为啥cmpxchg 指令能确保原子性呢？主要是有以下几个方面的保证：

  1. cmpxchg 指令是一条原子指令。在 CPU 履行 cmpxchg 指令时，处理器会主动锁定总线，避免其他 CPU 访问共享变量，然后履行比较和交流操作，最后释放总线。

  2. cmpxchg 指令在履行期间，CPU 会主动禁止中止。这样可以确保 CAS 操作的原子性，避免中止或其他干扰对操作的影响。

  3. cmpxchg 指令是硬件完成的，可以确保其原子性和正确性。CPU 中的硬件电路确保了 cmpxchg 指令的正确履行，以及对共享变量的访问是原子的。

所以，在操作系统层面，CAS仍是会加锁的，经过加锁的方式锁定总线，避免其他CPU访问共享变量。

所以，解决并发问题，归根到底还得靠锁！！！

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