多线程编程核心技术(十六)原子类
并发编程的几个注意点，原子性一直是需要提到的。
在思想里面，一个是volatile实现可见性，或者加锁实现原子性。syn的本质其实是管程(也就是监视器)，JVM层面的。Lock是JDK层面的，AQS实现
还有一个就是原子性。Java 里面提供的是Atomic家族。
原子性!=CAS,CAS是一种思想，一种乐观的思想。CAS=CompareAndSwaping。比较并且交换。
CAS伪代码:
首先计算 newValue = count+1，如果 cas(count,newValue) 返回的值不等于 count，则意味着线程在执行完代码①处之后，执行代码②处之前，count 的值被其他线程更新过。那此时该怎么处理呢？可以采用自旋方案，就像下面代码中展示的，可以重新读 count 最新的值来计算 newValue 并尝试再次更新，直到成功。
class SimulatedCAS{
volatile int count;
// 实现count+=1
addOne(){
do {
newValue = count+1; //①
}while(count !=
cas(count,newValue) //②
}
// 模拟实现CAS，仅用来帮助理解
synchronized int cas(
int expect, int newValue){
// 读目前count的值
int curValue = count;
// 比较目前count值是否==期望值
if(curValue == expect){
// 如果是，则更新count的值
count= newValue;
}
// 返回写入前的值
return curValue;
}
}
一般CAS都自带一个自旋的循环尝试。其实也就是使用多次访问来保证这段时间内，数据是干净的，而且不会影响别的程序，对此造成的重写覆盖。无锁方案相对互斥锁方案，最大的好处就是性能。互斥锁方案为了保证互斥性，需要执行加锁、解锁操作，而加锁、解锁操作本身就消耗性能；同时拿不到锁的线程还会进入阻塞状态，进而触发线程切换，线程切换对性能的消耗也很大。
上面的伪代码是用了syn来提供原子性。但实际的Atomic里面使用的是硬件级的思想。unsafe来对JVM中C方法，C方法对操作系统，操作系统来对硬件资源。原因是本身CPU就是支持CAS指令的。
Atomic类中的基本数据类型：Integer，Long，Boolean的主要方法
getAndIncrement() //原子化i++ getAndDecrement() //原子化的i-- incrementAndGet() //原子化的++i decrementAndGet() //原子化的--i //当前值+=delta，返回+=前的值 getAndAdd(delta) //当前值+=delta，返回+=后的值 addAndGet(delta) //CAS操作，返回是否成功 compareAndSet(expect, update) //以下四个方法 //新值可以通过传入func函数来计算 getAndUpdate(func) updateAndGet(func) getAndAccumulate(x,func) accumulateAndGet(x,func)
其实本质还是Unsafe中的C方法
在Unsafe中的C底层的代码逻辑。也就是说其实还是需要用到强制刷新CPU的高级缓存，不过这个也是意料之内的，不然无法解决可见性问题。
#include <sun/misc/Unsafe.h>
static inline bool compareAndSwap (volatile jint *addr, jint old, jint new_val) { jboolean result = false; spinlock lock; // result=原先指针指向的地址的值(*addr)是否与旧的值(old)相等 if ((result = (*addr == old))) // 如果相等则把内存修改为新值 *addr = new_val; return result; }
原子化的对象引用类型
相关实现有 AtomicReference、AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference，利用它们可以实现对象引用的原子化更新。
CAS其实会有个ABA问题，就是假设 count 原本是 A，线程 T1 在执行完代码①处之后，执行代码②处之前，有可能 count 被线程 T2 更新成了 B，之后又被 T3 更新回了 A，这样线程 T1 虽然看到的一直是 A，但是其实已经被其他线程更新过了。
这边利用时间的天然重复性低的特性或者哨兵可以完成。也就是加一个版本号。每次执行 CAS 操作，附加再更新一个版本号，只要保证版本号是递增的，那么即便 A 变成 B 之后再变回 A，版本号也不会变回来（版本号递增的）。AtomicStampedReference 实现的 CAS 方法就增加了版本号参数，方法签名如下：
boolean compareAndSet( V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)
AtomicMarkableReference的区别之一就是它不会返回版本号，而是返回布尔值。
无锁方案相对于互斥锁方案，优点非常多，首先性能好，其次是基本不会出现死锁问题（但可能出现饥饿和活锁问题，因为自旋会反复重试）。Java 提供的原子类大部分都实现了 compareAndSet() 方法，基于 compareAndSet() 方法
参考文章:深入理解CAS算法原理
