笔记-3、原子操作CAS1

在Java编程中，原子操作（Atomic Operation）是并发编程中的一种重要概念，它指的是在多线程环境下，某个操作能够不被其他线程中断，保证其完整性。这在并发编程中至关重要，因为线程间的相互干扰可能导致数据不一致或者死锁等问题。在Java中，通过JDK提供的原子类，我们可以实现基于比较并交换（Compare and Swap，简称CAS）的原子操作。 CAS操作是一种无锁算法，其核心思想是：如果内存位置V的值等于预期值A，则将内存位置V的值更新为B，否则不做任何操作。这个过程在单个操作中完成，因此被称为原子操作。这个操作通常由硬件层面支持，保证了其不可分割性。 在Java中，CAS操作通常用在循环中，即所谓的自旋锁（Spin Lock）。当一个线程尝试更新共享变量但发现当前值与预期不符时，它会进入一个循环，不断尝试直到成功。这种自旋等待避免了线程被挂起，提高了响应速度。但是，如果存在大量线程竞争，或者一个线程长时间持有锁导致其他线程一直自旋，那么CPU资源会被过度消耗，可能导致性能下降。 描述中提到的"版本号: A1B2-A3"，可以理解为在并发更新过程中，变量的版本号会随着CAS操作而改变。例如，初始版本为A1，然后被线程修改为B2，接着另一个线程试图恢复为A，但由于版本已变，CAS失败，所以版本变为A3。这种情况可能导致循环，也就是所谓的"ABA问题"，即一个值被改变，然后又变回原值，但中间可能发生了其他操作，使得系统状态发生不可预知的变化。 为了解决ABA问题，Java提供了一些特殊的原子类，如`AtomicMarkableReference`和`AtomicStampedReference`。`AtomicMarkableReference`在引用对象的基础上添加了一个可原子性设置的标记位，可以用来检测变量是否被修改过。而`AtomicStampedReference`则增加了版本号或称为“戳记”，每次更新都伴随着版本号的递增，这样就可以检查是否发生了中间变化，从而避免ABA问题。 CAS操作是Java并发编程中一种高效的锁机制，它可以减少线程上下文切换的开销，提高程序性能。然而，它也存在一定的局限性，如ABA问题和自旋导致的CPU资源浪费。开发者需要根据具体场景选择合适的同步策略，合理利用这些原子操作类，以实现高效且安全的并发代码。