- CAS了解吗?
CAS:全称 Compare and swap,即比较并交换,它是一条 CPU 同步原语。是一种硬件对并发的支持,针对多处理器操作而设计的一种特殊指令,用于管理对共享数据的并发访问。
CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
CAS 包含了 3 个操作数:
需要读写的内存值 V
旧的预期值 A
要修改的更新值 B
当且仅当 V 的值等于 A 时,CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的 值,否则不会执行任何操作(他的功能是判断内存某个位置的值是否为预期值,如果是则更改为新的值,这个过程是原子的。)
CAS 并发原语体现在 Java 语言中的 sum.misc.Unsafe 类中的各个方法。调用 Unsafe 类中的 CAS 方法, JVM 会帮助我们实现出 CAS 汇编指令。这是一种完全依赖于硬件的功能,通过它实现了原子操作。再次强调,由于 CAS是一种系统原语,原语属于操作系统用于范畴,是由若干条指令组成的,用于完成某个功能的一个过程,并且原语的执行必须是连续的,在执行过程中不允许被中断,CAS 是一条 CPU 的原子指令,不会造成数据不一致问题。
- CAS有什么缺陷?
- ABA 问题
并发环境下,假设初始条件是A,去修改数据时,发现是A就会执行修改。但是看到的虽然是A,中间可能发生了A变B,B又变回A的情况。此时A已经非彼A,数据即使成功修改,也可能有问题。
可以通过AtomicStampedReference解决ABA问题,它,一个带有标记的原子引用类,通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。
- 循环时间长开销
自旋CAS,如果一直循环执行,一直不成功,会给CPU带来非常大的执行开销。
很多时候,CAS思想体现,是有个自旋次数的,就是为了避开这个耗时问题~
- 只能保证一个变量的原子操作。
CAS 保证的是对一个变量执行操作的原子性,如果对多个变量操作时,CAS 目前无法直接保证操作的原子性的。
可以通过这两个方式解决这个问题:
使用互斥锁来保证原子性;
将多个变量封装成对象,通过AtomicReference来保证原子性。
- synchronized 和 volatile 的区别是什么?
volatile 解决的是内存可见性问题,会使得所有对 volatile 变量的读写都直接写入主存,即 保证了变量的可见性。
synchronized 解决的事执行控制的问题,它会阻止其他线程获取当前对象的监控锁,这样一来就让当前对象中被 synchronized 关键字保护的代码块无法被其他线程访问,也就是无法并发执行。而且,synchronized 还会创建一个 内存屏障,内存屏障指令保证了所有 CPU 操作结果都会直接刷到主存中,从而 保证操作的内存可见性,同时也使得这个锁的线程的所有操作都 happens-before 于随后获得这个锁的线程的操作。
两者的区别主要有如下:
volatile 本质是在告诉 JVM 当前变量在寄存器(工作内存)中的值是不确定的,需要从主存中读取; synchronized 则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问该变量,其他线程被阻塞住。
volatile 仅能使用在变量级别;synchronized 则可以使用在 变量. 方法. 和类级别的
volatile 仅能实现变量的修改可见性,不能保证原子性;而synchronized 则可以 保证变量的修改可见性和原子性
volatile 不会造成线程的阻塞;synchronized 可能会造成线程的阻塞。
volatile 标记的变量不会被编译器优化;synchronized 标记的变量可以被编译器优化。
- synchronized 和 Lock 有什么区别?
synchronized 可以给类. 方法. 代码块加锁;而 lock 只能给代码块加锁。
synchronized 不需要手动获取锁和释放锁,使用简单,发生异常会自动释放锁,不会造成死锁;而 lock 需要自己加锁和释放锁,如果使用不当没有 unLock()去释放锁就会造成死锁。
通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁,而 synchronized 却无法办到。
- synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么?
1.两者都是可重入锁
可重入锁:重入锁,也叫做递归锁,可重入锁指的是在一个线程中可以多次获取同一把锁,比如: 一个线程在执行一个带锁的方法,该方法中又调用了另一个需要相同锁的方法,则该线程可以直接执行调用的方法,而无需重新获得锁, 两者都是同一个线程每进入一次,锁的计数器都自增1,所以要等到锁的计数器下降为0时才能释放锁。
2.synchronized 依赖于 JVM 而 ReentrantLock 依赖于 API
synchronized 是依赖于 JVM 实现的,前面我们也讲到了 虚拟机团队在 JDK1.6 为 synchronized 关键字进行了很多优化,但是这些优化都是在虚拟机层面实现的
ReentrantLock 是 JDK 层面实现的(也就是 API 层面,需要 lock() 和 unlock() 方法配合 try/finally 语句块来完成)
3.ReentrantLock 比 synchronized 增加了一些高级功能
相比synchronized,ReentrantLock增加了一些高级功能。主要来说主要有三点:①等待可中断;②可实现公平锁;③可实现选择性通知(锁可以绑定多个条件)
等待可中断.通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。也就是说正在等待的线程可以选择放弃等待,改为处理其他事情。
ReentrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。 ReentrantLock默认情况是非公平的,可以通过 ReentrantLock类的ReentrantLock(boolean fair)构造方法来制定是否是公平的。
ReentrantLock类线程对象可以注册在指定的Condition中,从而可以有选择性的进行线程通知,在调度线程上更加灵活。 在使用notify()/notifyAll()方法进行通知时,被通知的线程是由 JVM 选择的,用ReentrantLock类结合Condition实例可以实现“选择性通知”
4.使用选择
除非需要使用 ReentrantLock 的高级功能,否则优先使用 synchronized。
synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制,JVM 原生地支持它,而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都支持。并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题,因为 JVM 会确保锁的释放



