微信公众号：大黄奔跑
关注我，可理解更多乏味的面试相干问题。
写在之前
Hello，大家好，我是只会写HelloWorld的程序员大黄。
明天是2020最初一天，这应该是往年的最初一条推文。《时代周刊》将往年评为“2020是最蹩脚一年” ，纵是事实千疮百孔，生存还是持续向前。借着最初一条推送祝大家新年快乐，找工作的同学如愿找到现实的工作。
前篇文章咱们回顾了什么是volatile关键字，曾经从是什么、为什么、有什么用等三个方面开展，如果还有什么不懂的能够私我，交换交换。
明天是Java并发编程知识点面试串讲第二弹——CAS。
对于并发编程一些源码和深层次的剖析曾经举不胜举，大黄想要从面试角度与大家交换该如何答复CAS知识点，次要的目标是让大家相熟知识点、并且在面试那么短时间内答复好面试官的问题，从而顺利拿到Offer。
面试问题概览
依照国际惯例，大黄会先整顿一些真正面试中对于CAS被问到的问题，次要目标是想让大家理解，这类问题面试官会如何问。做到 “胸中有丘壑、下笔如有神”。
能够先看看这些面试题目，当初心中想想，如果当面试中真的遇到这些题目，该如何答复呢？
1.CAS原理说一下【阿里巴巴一面（大黄年老时校招亲身经历）】
2.乐观锁CAS、乐观锁synchronized和ReentrantLock、实现原理以及区别【阿里巴巴】
3.CAS有什么问题，如何解决呢【美团、滴滴】
4.CAS具体怎么实现【快手、滴滴】
5.CAS操作和锁哪个效率更高，在任何状况下都是CAS更快吗？【字节跳动】
6.对于CAS谈谈你的认识【拼多多】
CAS原理真的是各个公司面试中曾经成为了必考的面试题目。这种题目既有区分度、又有深度，答复好了实现成为offer收割机。本篇文章想让大家当前面对CAS问题时，丝毫不慌，称为送分题。
面试回顾
前半场面试下来，面试官根底题也考查的差不多了，顺其自然的提到了锁，个别提到了锁的时候，面试官必定不会走马观花的考查，这里的面试内容泛滥，如是顺其自然有了以下对话：
面试官：大黄同学是吧，之前有理解过Java中的锁机制吗？
大黄：面试官您好，之前对这块有一些理解，目前我所晓得的锁有几种，比方乐观锁（比方用synchronized、ReentrantLock），乐观锁、互斥锁等等。
大黄心想，哈哈哈，终于考到了我之前好好筹备过的
synchronized、ReentrantLock，看我如何与面试官谈笑自若。
面试官：那你可能跟我简略说说Java中的乐观锁机制吗？
我擦，怎么不依照套路来呢，我还认为要问乐观锁呢，不过对于乐观锁，咱们也不慌，毕竟面试之前可是看过大黄《Offer快到碗里来系列》啊。
大黄：对于乐观锁，是零碎一种比拟乐观的状态，认为线程中运行时大概率不会产生资源竞争的状况，因而不会运行的时候就开始获取锁，只有等到有资源竞争的时候才会获取锁，Java中个别通过CAS机制来解决。
面试官：能跟我简略说说什么是CAS吗？
大黄：
书面上的话：比拟并替换（Compare And Swap），次要是为了解决原子性问题，同时又不想利用重量级的锁。
艰深的话说：如果想更新一个值，想看看该值是否等于某个值，如果等于则更新该值。
我能够简略举一个例子：
大黄可见性Demo演示小插曲
public class Juc005Cas {
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger integer = new AtomicInteger(10);
// compareAndSet如果更新胜利，则返回true，如果更新失败，则返回false
System.out.println(integer.compareAndSet(10,11));
System.out.println(integer.get());
// 这一次数值曾经变成了11，先比拟发现，诶，库外面不是10，间接跳过
System.out.println(integer.compareAndSet(10,15));
System.out.println(integer.get());
}
}
上面是运行后果：
后果如下：
true
11
false
11
面试官：嗯嗯，你方才说到CAS次要是为了解决原子性问题，CAS为什么能够保障原子性呢？
大黄：在CAS底层中，通过判断内存中某个地位的值是否为预期值，如果是则更新为新的值，该比拟和赋值动作是原子的。是齐全依赖于硬件的性能，通过底层硬件实现原子的性能，该过程的执行是不容许中断的，不会造成所谓的数据不统一问题。
大黄小讲堂
咱们能够看看CAS底层实现逻辑：
CAS自身通过本地（native）办法来调用，该类能够间接操作底层内存的数据，Unsafe中所有的办法都是用native润饰，能够间接调用操作系统底层资源执行工作。
其中变量valueOffset示意该对象值在内存中的偏移地址，用来寻找数据的地址。
/**
* 该办法自身是调用unsafe中的compareAndSwapInt()办法
* this 示意以后对象
* valueOffset 内存地址
* expect 内存中的值
* update 更新值
*
**/
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
// unsafe.class
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
咳咳，小课堂下课了，面试持续。
面试官：既然CAS就能够解决原子性问题，那是不是能够这么说并发编程中能够不须要synchronized或者ReentrantLock了？是不是对象的原子性保障用CAS就够了。
个别面试官如果这么问题的话，必定是想问某个技术是否有无缺点。
大黄：不是的。因而CAS自身也有很多毛病。最显著的有三个毛病：
- 循环开销大：如果比拟的时候始终不等于预期值，则会始终循环期待，直到比拟胜利为止，该过程会给CPU带来较大开销。
- 只能保障一个共享变量的原子操作。对于多个共享变量无奈保障原子性，因为每次比拟的都是一个元素。
- ABA问题。
面试官：ABA问题？能简略解释一下吗？
大黄再次揭示，要从什么是ABA问题，为什么有ABA问题，如何解决等几方面思考。
大黄：
所谓ABA问题，比方数值i = 5，A线程原本想改成10，在更改之前，B线程先将i先由5变成了6，再更新成5，然而A线程并不知道i产生过扭转，依然将i改成10。只管最初的后果没有问题，然而整个过程还是不对的。
我能够写一个例子来阐明一下。
/**
* ABA问题复现
**/
public class Juc005CASImprove {
static AtomicReference<Integer> reference = new AtomicReference <>(100);
public static void main(String[] args) {
new Thread(()->{
reference.compareAndSet(100,111);
reference.compareAndSet(111,100);
},"Thread One").start();
new Thread(()->{
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 还是能够更新胜利
System.out.println(reference.compareAndSet(100,222)+" "+ reference.get());
},"Thread Two").start();
}
}
面试官：那如果非要用CAS来保障多个共享变量的原子性有方法做吗？
大黄：
有的，能够采纳AtomicReference来解决，能够将多个变量作为一个对象放入到AtomicReference中。
大黄小demo
public class Juc005CASAbaProblem {
public static void main(String[] args) {
User a = new User("a",12);
User b = new User("b",12);
AtomicReference<User> userReference = new AtomicReference <>();
userReference.set(a);
System.out.println(userReference.compareAndSet(a,b) +" "+userReference.get().toString());
}
}
面试官：方才说到的ABA问题，行业内有没有一些通用的做法呢？如何解决呢？
大黄：个别都是利用工夫戳作为版本，保障每次批改的值都是举世无双的。能够将元素与版本号形成一个对象，每次保障援用的原子性。
大黄有话说：答复解决ABA问题的时候，顺便记得提一下数据的乐观锁也能够用版本问题解决，所谓的版本，就是每次更新数据之前，看看所批改的数据是否是预期的数据。比方有一条记录为id = 111, age=12，想要改成age=22。大略sql如下
update user set age = 22 where id = 111 and age = 12
大黄可见性Demo演示小插曲
public class Juc005CASImprove {
static AtomicReference<Integer> reference = new AtomicReference <>(100);
/**
* 初始化工夫值及初始化工夫戳
*/
static AtomicStampedReference<Integer> stampedReference = new AtomicStampedReference <>(100,1);
public static void main(String[] args) {
/**
* 利用第一个线程模仿ABA问题
*/
new Thread(()->{
int initStamp = stampedReference.getStamp();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 第0次版本号："+initStamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 模仿ABA问题100->101->100
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 第一次版本号："+stampedReference.getStamp());
stampedReference.compareAndSet(100,101,stampedReference.getStamp(),stampedReference.getStamp()+1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 第二次版本号："+stampedReference.getStamp());
stampedReference.compareAndSet(101,100,stampedReference.getStamp(),stampedReference.getStamp()+1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 第三次版本号："+stampedReference.getStamp());
},"Thread Three").start();
/**
* 利用另一个线程尝试批改
*/
new Thread(()->{
int initStamp = stampedReference.getStamp();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 第0次版本号："+initStamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Boolean result = stampedReference.compareAndSet(100,2019,initStamp,stampedReference.getStamp()+1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 是否更新胜利,"+result);
System.out.println(stampedReference.getReference());
},"Thread Four").start();
}
}
到这里，一个CAS问题，曾经和面试官差不多聊了十多分钟，原来的送命题是不是变成了送分题了。
面试官：好了，明天的面试就到这里，请问你下一场面试什么时候有工夫呢，我来安顿一下。
哈哈哈，祝贺你，到了这里面试曾经胜利拿下了，此刻要克服住心田的喜悦淡定的说到。
大黄：我这几天都有工夫的，看你们的安顿。
总结
自身次要围绕结尾的几个真正的面试题开展，简略来说，CAS是什么？为什么要有CAS？CAS有什么毛病？如何解决CAS的ABA问题。
最初大黄分享多年面试心得。面试中，面对一个问题，大略依照总分的逻辑答复即可。先间接抛出论断，而后举例论证本人的论断。肯定要第一工夫抓住面试官的心里，否则容易给人抓不着重点或者不着边际的印象。
番外
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