Java 之 CAS 原理及实现是怎样的？

面试官：CAS你知道吗？

你：嗯知道，CAS就是Compare and Swap，是项乐观锁技术。

面试官：原理？

答：CAS是一种乐观锁机制，具体实现为 Unsafe类 + 自旋，通过Unsafe类提供硬件级别的原子性操作保证了并发安全，加上自旋操作，解决了 synchronized 在多线程环境下会出现的线程阻塞，唤醒切换，以及用户态内核态间的切换操作所带来的消耗。在由此扩展到AtomicInteger，这样就踏实了！

CAS 基本原理

CAS 主要包括两个操作：Compare和Swap，有人可能要问了：两个操作能保证是原子性吗？可以的。

CAS 是一种系统原语，原语属于操作系统用语，原语由若干指令组成，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，也就是说 CAS 是一条 CPU 的原子指令，由操作系统硬件来保证。

在 Intel 的 CPU 中，使用 cmpxchg 指令。

回到 Java 语言，JDK 是在 1.5 版本后才引入 CAS 操作，在sun.misc.Unsafe这个类中定义了 CAS 相关的方法。

public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset, Object expected, Object x);
 
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x);
 
public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset, long expected, long x);

可以看到方法被声明为native，如果对 C++ 比较熟悉可以自行下载 OpenJDK 的源码查看 unsafe.cpp，这里不再展开分析。

CAS 在 Java 语言中的应用

在 Java 编程中我们通常不会直接使用到 CAS，都是通过 JDK 封装好的并发工具类来间接使用的，这些并发工具类都在java.util.concurrent包中。

J.U.C 是 java.util.concurrent的简称，也就是大家常说的 Java 并发编程工具包，面试常考，非常非常重要。

目前 CAS 在 JDK 中主要应用在 J.U.C 包下的 Atomic 相关类中。

比如说 AtomicInteger 类就可以解决 i++ 非原子性问题，通过查看源码可以发现主要是靠 volatile 关键字和 CAS 操作来实现。