lcok-free简易实现

lock-free是一种基于原子变量类来构建的非阻塞同步算法。

比较并交换（compare-and-swap）

我们经常会先检查某项东西，然后对其进行修改，如if(X...) {X=...}。这种行为在多线程下并不是线程安全的。那我们该如何做呢？

一种方法是对操作进行加锁，如

synchornized(obj){

if(x>0){

x -=  10;

}

}

究其原因，是因为上面的操作是一个复合操作。我们是否可以通过某种不可分的方式来处理呢？...

几乎所有的现代处理器都包含了比较并交换（CAS）指令。CAS包含了3个操作数--需要读写内存的位置V、进行比较的值A和拟写入的新值，当且仅当V的值等于A时，CAS才会通过原子的方式用新值B来更新V的值，否则不会执行任何操作。通过CAS我们可以把这种“先检查后执行”行为作为一个不可分的整体来处理。在Java1.5之后，原子变量类中提供了这种操作。

下面写个简单取钱的例子，看看其在Java下的应用。账户有一定的余额（10000），在多线程下每个人一次可取4000。如果写的withDraw(long)线程不安全，则可能余额被减成负数。

public class AccountCAS extends Thread{
    private Account account;
    public AccountCAS(Account account){
        super();
        this.account = account;
    }

    @Override
    public void run() {

        try {
            Thread.sleep(500);
            account.withDraw(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        final int NUM = 5;
        Account ac = new Account();
        for(int i=0;i<NUM;++i){
            new AccountCAS(ac).start();
        }
    }

}

class Account{
    /**
     * 余额
     */
    private AtomicLong balance = new AtomicLong(10000);

    public void withDraw(long money){
        long oldValue = balance.get();
        if(oldValue>=money){
            while(true){
                if(balance.compareAndSet(oldValue, oldValue-money)){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" withDraw:"+money);
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

运行结果如下：

Thread-0 withDraw:4000

Thread-3 withDraw:4000

以上的Lock-free算法不需要加锁，通常包含以下几点：1.原子变量 2.循环 3.CAS 4.退出