该文章为面试精华版，如果是初学者，建议学习专栏：Java并发专栏

Java并发需要结合JVM以及操作系统的相关知识，建议先学习这两个部分：JVM专栏 和 操作系统专栏

文章目录

一、CAS原理及缺陷

原理：

  • CAS机制当中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。

  • 更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。

  • 从思想上来说，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。

  • CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么严重，所以让线程不断去尝试更新。

缺点：

  1. 在竞争激烈的时候，CPU开销较大

在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。

  1. 不能保证代码块的原子性

CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证多个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用Synchronized了

二、ABA问题及解决

什么是ABA？

CAS的机制是在赋值的时候进行比较，如果此时的数值没有修改，则可以完成修改

但是，如果一个对象或者变量出现了：A => B => ...... => A，此时CAS算法进行比较，会没有任何问题，进行修改。但是此时可能已经被修改过了无数次，其他线程的修改就丢失了，在复杂的数据结构比如链表，队列，栈、树等都可能出现不可预知的问题

解决方式–AtomicStampedReference

  • 加一个版本号，除了比较对象值，还需要比较状态戳，类似于时间戳
  • 每次修改成功也会同时修改状态戳

三、atomic类

在高并发条件下，如果都需要对一些基本类型进行修改，就会破坏其原子性

Java并发包提供了一个原子类，基于的是用了 Unsafe 类的 CAS 操作

主要分为基本类型 、数组类型、引用类型和对象的属性子四类

四、Unsafe类

很多Java的基础类库，包括一些被广泛使用的高性能开发库都是基于Unsafe类开发的，比如Netty、Cassandra、Hadoop、Kafka等。Unsafe类在提升Java运行效率，增强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。

Java和C++语言的一个重要区别就是Java中我们无法直接操作一块内存区域，不能像C++中那样可以自己申请内存和释放内存。Java中的Unsafe类为我们提供了类似C++手动管理内存的能力，同时也有了指针的问题。