CAS

CAS:compareAndSet(比较并设置）
底层是lock cmpxchg指令（X86架构），在单核CPU和多核CPU下都能保证比较-交换的原子性
在多核状态下，某个核执行到带lock的指令时，CPU会让总线锁住，当这个核把此指令执行完毕，在开启总线，这个过程中不会被线程的调度机制所打断，保证了多个线程对内存操作的准确性，是原子的

CAS保存的变量用volatile修饰，保证变量可见性

为什么无锁效率更高

无锁情况下，即使重试失败，线程始终告诉运行，没有停歇，而synchronized会让线程在没有获得锁的时候，发生上下文切换，进入阻塞

CAS特点

结合CAS和volatile可以实现无锁并发，适用于线程数少，多核CPU的场景下

• CAS是基于乐观锁的思想：最乐观的估计，不怕别的线程来修改共享变量，我重试就行
• synchronized是基于悲观锁的思想，最悲观的估计，得防着其他线程修改共享变量，一次只能一个人进入临界区
• CAS体现的是无锁并发、无阻塞并发
  • 因为没有使用synchronized，所以线程不会陷入阻塞，这是效率提升的因素之一
  • 但如果竞争激烈，可以想到重试必然频繁发生，效率会受到影响

原子整数

JUC并发包提供了：

• AtomicBoolean
• AtomicInteger
• AtomicLong

compareAndSet(expect,update)：比较并赋值

加法

incrementAndGet():自增并获取值
getAndIncrement():获取并自增
getAndAdd(data):获取并增加
addAndGet(data):增加并获取

复杂运算

updateAndGet(函数式接口（传入初始值，返回设置值）)
getAndUpdate(函数式接口（传入初始值，返回设置值）)

原子引用类型

• AtomicReference
• AtomicMarkableReference
• AtomicStampedReference

atomicReference:通过比较对象地址判断共享对象是否改变
会有ABA问题

AtomicStampedReference:通过版本号判断共享对象是否改变(只有版本号和对象都没有改变更改)
解决ABA问题

AtomicMarkableReference:有时候我们并不关心引用变量更改了几次，只是单纯关心是否被更改过

如果你需要记录修改了多少次（防止任何形式的重叠），请使用 AtomicStampedReference，并配合自增的 int 版本号。

如果你只需要一个二元状态标记（比如：这封邮件是否已被读取？这个节点是否已被标记删除？），才使用 AtomicMarkableReference。

原子数组

• AtomicIntegerArray
• AtomicLongArray
• AtomicReferenceArray

字段更新器

• AtomicRefrerenceFieldUpdater //字段
• AtomicIntegerFieldUpdater
• AtomicLongFieldUpdate

创建：AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(类名，属性类型，属性名)
注意：字段一定加volatile修饰

原子累加器

• LongAccumulator
• LongAdder

相比AtomicInteger、AtomicLong性能更好
原因：有竞争时，设置多个累加单元，Thread-0累加cell[0],而Thread-1累加cell[1]…最后将结果汇总，这样他们在累加时操作的不同cell变量，因此减少了CAS重试失败，从而提高性能

伪共享：一个缓存行（64字节）放入多条数据

@Contended注解（防止伪共享），通过加入padding，使数据放入不同缓存行，避免不相关数据之间的修改导致频繁地缓存失效

LongAdder 中 cell 的创建与使用流程：

• 先尝试对 base 做 CAS，成功直接返回
• 若失败，进入 cells 逻辑（longAccumulate）
• 若 cells 未初始化，尝试通过 CAS 获取锁并创建 cells 数组（初始长度为2）
• 若 cells 已存在：
  • 根据线程 probe 定位 cell
  • 若 cell 存在，CAS 更新
  • 若不存在，尝试创建 cell（需加锁）
• 若 CAS 冲突：
  • 若 cells 长度小于 CPU 核数，尝试扩容
  • 否则通过 rehash 更换槽位，减少冲突
• 整个过程在自旋中完成，直到成功更新

Unsafe

提供了非常底层的，操作内存、线程的方法