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面试官最爱刁难:说说 CAS 原理,答不好直接淘汰

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Java JavaScript

原文来自于:https://zha-ge.cn/java/66

面试官最爱刁难:说说 CAS 原理,答不好直接淘汰

哎,这事儿说出来也不怕丢人,前阵子面了家自诩“大厂气质”的公司。面试的时候,原地就跟我开大,“CAS原理说说,别光讲表面的!”咱说心里话,这玩意儿,简历上写过、博客里唠过,也见过场面,但真遇到面试官“灵魂追问”,心里还是有点慌。


其实我一开始对CAS的理解,说白了就那点皮毛:比较并交换嘛,等价于“俩小哥抢座位,谁抢到了就占了,没抢到的乖乖回来重试”。但面试官这架势肯定要继续刨,我只好强撑着例子往下讲。

一碗奶茶引发的并发风波

先来个场景,比代码更带感:

  • 五个人围着一桶珍珠奶茶,谁都想先喝一口。
  • 但是规定:只有当前“奶茶桶”状态还是的时候,你这口操作才能生效,否则回炉重来。
  • 比如A和B同时试图Update奶茶状态,A手快了一步,B就得怏怏而归,换一波尝试。典型的CAS了不是?

程序里一般是AtomicXXX家族,CAS的大杀器,像这样:

AtomicInteger stock = new AtomicInteger(1);
// ...
if (stock.compareAndSet(1, 0)) {
    // 飙戏:我喝到奶茶了
}
// ...

compareAndSet,传入期望值和新值,只有当前值还等于期望值,才会成功“占有奶茶”,否则白忙一局。

比起sychronized那种“一把大锁敲死”,CAS算是锦上添花的优化——无锁,不堵队!

踩坑瞬间

这才是重点——跟面试官扯玄学之前,得先吐槽一下CAS翻车现场。不知道你踩过没有,反正我肯定有:

  • ABA问题:本以为A->B就是变了,谁知道变量A还可以莫名其妙又变回来,你的CAS也没察觉到!真实场景下就是:变量先从1变0又被改回1,CAS还天真觉得“一切未变”。
    • 解决思路?加版本号!AtomicStampedReference走起。
  • 自旋太浪费CPU:碰上大并发,CAS失败太多,会在那里死循环一样“自旋”重试,这CPU占用直线上升,工程师在旁边喝两壶咖啡。
  • 只能操作一个变量:要是你想原子操作多个字段?抱歉,CAS直说“管不着”,还得依赖更复杂的东西(比如锁或者新一代的VarHandle啦)。

说多了都是泪,谁还没被CAS坑过?

为啥Java的CAS能跑这么快

这里,老实说我也被面试官问呆过。他问:Java怎么保证CAS底层原子性的?
我的内心OS如表:

问题 我的答疑现场
CAS靠什么实现? JVM通过调用CPU “硬核指令”——啥 Compare-and-Swap/Compare-and-Exchange
这些指令卡不卡? CPU级别“地表最强原子操作”,比Java锁还暴力

把底层“硬件原子操作”搬到Java应用层,你除了感叹还是感叹。

经验启示

  • 场合要用对:低并发、高争抢量下,CAS效果杠杠的。可千万别傻乎乎所有场合一把梭。
  • 留意ABA漏洞:“加版本号”不只是项目经理喜欢,某些业务场景真不能省。
  • 非万能:需要一次性更新多变量时,还是得别的方案兜底。
  • 避免无脑自旋:重试次数太高的地方,哪怕你CPU再猛也扛不住,适配点指数退避、限重试,别让服务器哭出来。

说白了,CAS是“无锁利器”的招牌,但想把他端上大厂生产环境,还得整点人情世故。
你要是真在面试碰上CAS挖坑,别慌,信仰加源码两把抓,“一口老血”的自嘲精神,未必就不会翻盘。

唠到这儿,也累了。码代码也别太教条,偶尔吐槽两句,你懂的:技术路上,大家都互相踩过CAS的坑。收!

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