關於併發編程CAS算法和AQS框架的理解

在併發編程中咱們最經常使用到的兩塊：一種是基於CAS 機制實現的Atomic類操做，一種是基於AQS實現的同步類實現如經常使用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch等；

CAS：

CAS是英文單詞Compare and Swap的縮寫，翻譯過來就是比較並替換。

CAS機制中使用了3個基本操做數：內存地址V，舊的預期值A，要修改的新值B。

更新一個變量的時候，只有當變量的預期值A和內存地址V當中的實際值相同時，纔會將內存地址V對應的值修改成B。

從思想上來講，synchronized屬於悲觀鎖，悲觀的認爲程序中的併發狀況嚴重，因此嚴防死守，CAS屬於樂觀鎖，樂觀地認爲程序中的併發狀況不那麼嚴重，因此讓線程不斷去重試更新。

CAS的缺點：

1） CPU開銷過大

在併發量比較高的狀況下，若是許多線程反覆嘗試更新某一個變量，卻又一直更新不成功，循環往復，會給CPU帶來很到的壓力。

2） 不能保證代碼塊的原子性

CAS機制所保證的知識一個變量的原子性操做，而不能保證整個代碼塊的原子性。好比須要保證3個變量共同進行原子性的更新，就不得不使用synchronized了。

3） ABA問題

這是CAS機制最大的問題所在。（能夠經過版本號解決）

AQS：

它維護了一個volatile int state（表明共享資源）和一個FIFO線程等待隊列（多線程爭用資源被阻塞時會進入此隊列）；

以ReentrantLock爲例，state初始化爲0，表示未鎖定狀態。A線程lock()時，會調用tryAcquire()獨佔該鎖並將state+1。此後，其餘線程再tryAcquire()時就會失敗，直到A線程unlock()到state=0（即釋放鎖）爲止，其它線程纔有機會獲取該鎖。固然，釋放鎖以前，A線程本身是能夠重複獲取此鎖的（state會累加），這就是可重入的概念。但要注意，獲取多少次就要釋放多麼次，這樣才能保證state是能回到零態的。好比lock兩次，就必須unlock兩次；

再以CountDownLatch以例，任務分爲N個子線程去執行，state也初始化爲N（注意N要與線程個數一致）。這N個子線程是並行執行的，每一個子線程執行完後countDown()一次，state會CAS減1。等到全部子線程都執行完後(即state=0)，會unpark()主調用線程，而後主調用線程就會從await()函數返回，繼續後餘動做。

參考：http://www.javashuo.com/article/p-xcevmtwv-gz.html