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獨占鎖是一種悲觀(guān)鎖，synchronized就是一種獨占鎖，會(huì )導致其它所有需要鎖的線(xiàn)程掛起，等待持有鎖的線(xiàn)程釋放鎖。而另一個(gè)更加有效的鎖就是樂(lè )觀(guān)鎖。所謂樂(lè )觀(guān)鎖就是，每次不加鎖而是假設沒(méi)有沖突而去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。

CAS 操作

上面的樂(lè )觀(guān)鎖用到的機制就是CAS，Compare and Swap。

CAS有3個(gè)操作數，內存值V，舊的預期值A，要修改的新值B。當且僅當預期值A和內存值V相同時(shí)，將內存值V修改為B，否則什么都不做。

非阻塞算法 （nonblocking algorithms）

一個(gè)線(xiàn)程的失敗或者掛起不應該影響其他線(xiàn)程的失敗或掛起的算法。

現代的CPU提供了特殊的指令，可以自動(dòng)更新共享數據，而且能夠檢測到其他線(xiàn)程的干擾，而 compareAndSet() 就用這些代替了鎖定。

拿出AtomicInteger來(lái)研究在沒(méi)有鎖的情況下是如何做到數據正確性的。

private volatile int value;

首先毫無(wú)以為，在沒(méi)有鎖的機制下可能需要借助volatile原語(yǔ)，保證線(xiàn)程間的數據是可見(jiàn)的（共享的）。這樣才獲取變量的值的時(shí)候才能直接讀取。

public final int get() {
        return value;
    }

然后來(lái)看看++i是怎么做到的。

public final int incrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

在這里采用了CAS操作，每次從內存中讀取數據然后將此數據和+1后的結果進(jìn)行CAS操作，如果成功就返回結果，否則重試直到成功為止。

而compareAndSet利用JNI來(lái)完成CPU指令的操作。

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {   
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

整體的過(guò)程就是這樣子的，利用CPU的CAS指令，同時(shí)借助JNI來(lái)完成Java的非阻塞算法。其它原子操作都是利用類(lèi)似的特性完成的。

而整個(gè)J.U.C都是建立在CAS之上的，因此對于synchronized阻塞算法，J.U.C在性能上有了很大的提升。

CAS看起來(lái)很爽，但是會(huì )導致“ABA問(wèn)題”。

CAS算法實(shí)現一個(gè)重要前提需要取出內存中某時(shí)刻的數據，而在下時(shí)刻比較并替換，那么在這個(gè)時(shí)間差類(lèi)會(huì )導致數據的變化。

比如說(shuō)一個(gè)線(xiàn)程one從內存位置V中取出A，這時(shí)候另一個(gè)線(xiàn)程two也從內存中取出A，并且two進(jìn)行了一些操作變成了B，然后two又將V位置的數據變成A，這時(shí)候線(xiàn)程one進(jìn)行CAS操作發(fā)現內存中仍然是A，然后one操作成功。盡管線(xiàn)程one的CAS操作成功，但是不代表這個(gè)過(guò)程就是沒(méi)有問(wèn)題的。如果鏈表的頭在變化了兩次后恢復了原值，但是不代表鏈表就沒(méi)有變化。因此前面提到的原子操作AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference就很有用了。這允許一對變化的元素進(jìn)行原子操作。

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http://www.cnblogs.com/maxupeng/archive/2011/07/01/2096035.html

并發(fā)中CAS的含義及Java中AtomicXXX類(lèi)的分析

    public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }