美团终面：你确定CAS不加锁吗？

作者：Hollis 美团2023-02-27 09:03:23开发 前端 我们以Java.util.concurrent中的AtomicInteger为例，看一下在不使用锁的终面情况下是如何保证线程安全的。主要理解getAndIncrement方法，确定该方法的加锁作用相当于 ++i 操作。

CAS大家都知道，美团这是终面一项乐观锁技术，是确定Compare And Swap的简称，顾名思义就是加锁先比较再替换。

虽然他叫乐观锁，美团但是终面我们都知道它是不需要加锁的，在JDK1.5 中的确定JUC就是建立在CAS之上的。相对于synchronized这种阻塞算法，加锁CAS是美团非阻塞算法的一种常见实现。所以J.U.C在性能上有了很大的终面提升。

我们以java.util.concurrent中的确定AtomicInteger为例，看一下在不使用锁的情况下是如何保证线程安全的。主要理解getAndIncrement方法，该方法的作用相当于 ++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后的结果进行CAS操作，如果成功就返回结果，否则重试直到成功为止。而compareAndSet利用unsafe的compareAndSwapInt方法实现的。

啥是Unsafe呢？

Unsafe是CAS的核心类。因为Java无法直接访问底层操作系统，而是通过本地（native）方法来访问。不过尽管如此，JVM还是开了一个后门，JDK中有一个类Unsafe，它提供了硬件级别的原子操作。

Unsafe是Java中一个底层类，包含了很多基础的操作，比如数组操作、对象操作、内存操作、CAS操作、线程(park)操作、栅栏（Fence）操作，JUC包、一些三方框架都使用Unsafe类来保证并发安全。

Unsafe类提供了硬件级别的原子操作，如CAS原子操作。

​但是，大家有没有想过这样的问题：

硬件层面CAS又是如何保证原子性的呢？真的完全没加锁吗？

拿比较常见的x86架构的CPU来说，其实 CAS 操作通常使用 cmpxchg 指令实现的。

可是为啥cmpxchg 指令能保证原子性呢？主要是有以下几个方面的保障：

1.  cmpxchg 指令是一条原子指令。在 CPU 执行 cmpxchg 指令时，处理器会自动锁定总线，防止其他 CPU 访问共享变量，然后执行比较和交换操作，最后释放总线。

2.  cmpxchg 指令在执行期间，CPU 会自动禁止中断。这样可以确保 CAS 操作的原子性，避免中断或其他干扰对操作的影响。

3.  cmpxchg 指令是硬件实现的，可以保证其原子性和正确性。CPU 中的硬件电路确保了 cmpxchg 指令的正确执行，以及对共享变量的访问是原子的。

所以，在操作系统层面，CAS还是会加锁的，通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，归根结底还得靠锁！

责任编辑：姜华 来源： Hollis JavaCAS

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