面试刷题22:CAS和AQS是什么？
java并发包提供的同步工具和线程池，底层是基于什么原理来设计和实现的呢？这个非常重要。
我是李福春，我在准备面试，今天的题目是：
CAS和AQS是什么？
答：CAS是一系列的操作集合，获取当前值进行计算，如果当前值没有改变，表示线程没有被占用，直接更新成功，否则，进行重试或者返回成功或者失败。 他是java并发工具包中lock-free的基础吗，依赖底层的cpu提供的特定指令实现。底层依赖于Unsafe的本地对象来实现。
AQS: 全称是AbstractQueuedSynchronizier,抽象队列同步器；他是各种同步工具锁的基础，比如ReentrantLock, CyclicBairier都是基于AQS来实现的。
CAS
以AtomicInteger为例子来分析一下CAS的应用。
首先看内部结构：
然后分析一下他的一个利用CAS实现的原子操作。 ```java public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) { int v; do { v = getIntVolatile(o, offset); } while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta)); return v; } ``` 这是一个自旋操作，利用Unsafe比较内存的偏移量，基于cpu指令保证修改的原子可见性。
使用CAS也是有缺点的：
1，自旋次数是假定冲突情况很少的理想情况，但是情况不理想容易过度消耗CPU;
2, ABA问题，一般使用加版本号的 AtomicStampedRefence来搞定；
在实际的工作中如何使用CAS来保证同步操作呢？
可以基于AtomicFieldLongUpdater来实现。比如下面是一个基于CAS实现的同步更新数据库索引的例子，代码如下：
public static class AtomicBTreePartition{
private volatile long lock;
private static final AtomicLongFieldUpdater<AtomicBTreePartition>
lockFieldUpdater
=AtomicLongFieldUpdater
.newUpdater(AtomicBTreePartition.class,"lock");
public void acquireLock(){
long t = Thread.currentThread().getId();
while (!lockFieldUpdater.compareAndSet(this, 0, 1)){
//数据库操作
}
}
public void releaseLock(){
}
}复制代码
AQS
她的组成核心主要有3个部分。
下面以ReentrantLock的非公平锁为例，分析一下它的加锁和释放锁的实现。
加锁操作代码：
public void lock() {
sync.acquire(1);
}复制代码
继续跟进：
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}复制代码
非公平锁的获取锁操作：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();// 获取当前AQS内部状态量
if (c == 0) {
// 0表示无人占有，则直接用CAS修改状态位，
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
// 不检查排队情况，直接争抢
setExclusiveOwnerThread(current);
//并设置当前线程独占锁
return true;
}
} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
//即使状态不是0，也可能当前线程是锁持有者，因为这是再入锁
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}复制代码
排队竞争：
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean interrupted = false;
try {
for (;;) {// 循环
final Node p = node.predecessor();// 获取前一个节点
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
// 如果前一个节点是头结点，表示当前节点合适去tryAcquire
setHead(node); // acquire成功，则设置新的头节点
p.next = null; // 将前面节点对当前节点的引用清空
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node))
// 检查是否失败后需要park
interrupted |= parkAndCheckInterrupt();
}
} catch (Throwable t) {
cancelAcquire(node);// 出现异常，取消
if (interrupted)
selfInterrupt();
throw t;
}
复制代码
小结
本节介绍了CAS和AQS的概念，然后以AtomicInteger为例切入原子操作是怎么利用CAS来保证的。
最后，以ReentrantLock的加锁操作，跟进了是如何利用AQS来保证内部的不同操作的。
算是初步探究了同步的实现原理。
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正文到此结束
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