猫头鹰的深夜翻译：Java中的CAS(Compare And Swap)

题目要求

在我们深入了解CAS(Compare And Swap)策略以及它是如何在AtomicInteger这样的原子构造器中使用的，首先来看一下这段代码：

public class MyApp
{
    private volatile int count = 0;
    public void upateVisitors() 
    {
       ++count; //increment the visitors count
    }
}

这里的代码记录的访问应用的访客的数量。这段代码有问题么？如果多个线程试图更新这个数值会发生什么？事实上，这里的问题在于单单将count标记为volatile并不能保证原子性，++count也不是一个原子操作。想要了解更多请查看这里。

那么如果我们将方法标记为synchronized可以解决这个问题吗？

public class MyApp
{
    private int count = 0;
    public synchronized void upateVisitors() 
    {
       ++count; //increment the visitors count
    }
}

这段代码可以保证原子性吗？可以。 这段代码可以保证可见性啊？可以。

那这里还有什么问题？

它使用了锁从而引入了大量的延时和。详情查看这里。这种方式开销太大。

为了解决这个问题引入了原子构造器。如果我们使用AtomicInteger来记录访问量，也可以达到目的。

public class MyApp
{
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    public void upateVisitors() 
    {
       count.incrementAndGet(); //increment the visitors count
    }
}

支持原子操作的类如AtomicInteger，使用CAS来实现。CAS并没有使用锁，而是以一种很乐观的方式来处理。它遵循以下几步：

• 比较原始的值和我们已经获得的值
• 如果这两个值不同，说明中间有线程改变了值。否则它就会用新的值替代当前值。

看一下AtomicLong类中的代码：

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

在JDK 8中上面的代码被更改为一行代码：

public final long incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
}

这一行代码有何优点？

实际上，这一行是会由JIT翻译为优化的指令序列的JVM内部函数。在x86架构中它就是一条CPU指令LOCK XADD，会比CAS循环的性能好很多。

现在考虑一下当我们有较高的争用以及一些线程想要更​​新相同的原子变量的可能性。在这种情况下，锁可能会优于原子变量，但在实际的争用级别中，原子变量的性能优于锁。在Java 8 中引入了另外一个构件LongAdder。

LongAdder并不完全是AtomicLong的替代品，我们需要考虑以下因素：

• 当没有争用时，AtomicLong性能更好
• LongAdder将分配Cells（在抽象类Striped64中声明的final类）以避免消耗内存的争用。所以如果我们有一个紧张的内存预算，我们应该更倾向于使用AtomicLong。