编程语言java-并发（锁）

文章转载自http://www.importnew.com/22078.html

悲观锁和乐观锁

我们都知道，CPU是时分复用的，就是CPU把时间片，分配给不同的thread/process轮流执行，时间片与时间片之间，需要进行CPU切换，也就是会发生进程的切换。切换涉及到清空寄存器、缓存数据。然后重新加载新的thread所需数据。当一个线程被挂起时，加入到阻塞队列，在一定的时间或条件下，通过notify()，notifyAll()唤醒回来。在某个资源不可用的时候，就把CPU让出去，把当前的线程切换到阻塞状态。等到资源（如一个共享数据）可用了，就将线程唤醒，让他进入runnable状态等待CPU调度。这就是典型的悲观锁实现。独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，他假设最坏的情况，并且只有在确保其他线程不会造成干扰的情况下执行，会导致其他所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。

但是，由于在进程挂起和恢复执行过程中存在着很大额开销。当一个线程正在等待锁时，他不能做任何事情，所有悲观锁有很大的缺点。举个例子，如果线程需要某个资源，但是资源的占用时间很短，当线程第一次抢占这个资源时，可能这个资源被占用，如果此时挂起这个线程，可能立刻就发现资源可用，然后有需要花费很长的时间重新抢占锁，时间代价就会非常的高。

所以就有的乐观锁的概念，他的核心思路就是：每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，知道成功为止。在上面的例子中，某个线程可以不让出CPU,而是一直WHILE循环，如果失败就重试，直到成功为止。所以，当数据争用不严重的时，乐观锁效果更好，比如CAS就是一种乐观锁思想的应用。

Java中CAS的实现

CAS就是Compare and Swap的意思，比较并操作。很多的CPU直接支持CAS指令。CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新一个变量时，只有其中一个线程能够更新变量的值，而其他线程都失败，失败的线程不会被挂起，而是被告知此次竞争失败，并可以再次尝试。CAS有3个操作数，内存值V，就的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A与内存值V相同时，将内存值修改为B，否则什么都不做。

JDK1.5中引人了底层的支持，在INT、long和对象的引用等类型上都公开的CAS操作，并且JVM把他们编译为底层硬件提供的最有效的方法，在运行CAS的平台上，运行时把他们编译为相应的机器指令。在java.util.concurrent.atmoic包下面所有的原子变量类型中，比如AtomicInteger，都使用了这些底层的JVM支持为数字类型的引用提供了一种高效的CAS操作。

在CAS操作中会出现ABA问题。就是如果V值现有A变B，再由B变A，那么仍然认为是发生了变化，并且需要重新执行算法中的步骤。有个简单的解决方案：不是更新某个引用的值，而是更新两个值，包括一个引用和一个版本号，即使这个值由A变B，然后变为A，版本号也是不同的。AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference支持在两个变量上执行原子的条件更新。AtomicStampedReference更新一个“对象-引用”二元组，通过在引用上加上“版本号”，从而避免“ABA”问题，AtomicMarkableReference将更新一个“对象引用-布尔值”的二元组。

AtomicInteger的实现

AtomicInteger是一个支持原子操作的Integer类，就是保证AtomicInteger类型变量的增加和减少操作是原子性的，不会出现多个线程下数据不一致的问题。如果不使用AtomicInteger，要实现一个按顺序获取的ID，就必须在每次获取时进行加锁操作，以避免出现并发时获取到同样ID的现象。