原子操作与锁

原子的意思是说“不能被进一步分割的粒子”，而原子操作是说“不可被终端的一个或多个系列的操作”。假定有两个操作 A 和 B，如果从执行A的线程来看，当另一个线程执行 B 时，要么将 B 全部执行完，要么完全不执行 B，那么 A 和 B 对彼此来说是原子的。

java 中可以通过锁，锁机制的方式来实现原子操作，但是有时候需要更有效灵活的机制，synchronized 关键字是基于阻塞的锁机制，也就是说当一个线程拥有锁的时候，访问同一资源的其它线程需要等待，直到该线程释放锁，因为 synchronized 关键字具有排他性，如果有大量的线程来竞争资源，那CPU将会花费大量的时间和资源来处理这些竞争，同时也会造成死锁的情况。而且锁的机制相当于其他轻量级的需求有点过于笨重 。

实现

使用 CAS 实现原子操作，利用处理器提供的 CMPXCHG 指令来实现，每一个 CAS 操作过程都包含三个运算符：一个内存地址 V，一个期望的值 A 和一个新值 B，操作的时候如果这个地址上存放的值等于这个期望的值A，则将地址上的值赋为新值 B，否则不做任何操作。
CAS 原子操作 (CompareAndSet) - 图1

问题

  1. ABA 问题

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  1. 持续进行循环的开销
  2. 当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁。还有一个取巧的办法，就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如，有两个共享变量 i＝2，j=a，合并一下 ij=2a，然后用CAS来操作ij。