Java同步锁

Synchronized 和CAS机制

• 从思想上来说，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么严重，所以让线程不断去尝试更新。
• Synchronized关键字会让没有得到锁资源的线程进入BLOCKED状态，而后在争夺到锁资源后恢复为RUNNABLE状态，这个过程中涉及到操作系统用户模式和内核模式的转换，代价比较高。
• CAS机制的运用：一系列以Atomic开头的包装类。例如AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong
• 实现：CAS是英文单词Compare And Swap(Set)的缩写，翻译过来就是比较并替换

  CAS步骤： 比如AtomicInteger对一个值（i=10）+1时，分为三步操作，1.取出原始值10 并存下;2.+1操作，预期值变为11；3.提交值11前，比较步骤1中的原始值和当前的i值是否一致，一致时，才提交预期值11到i中，否则提交失败，重新从步骤1开始，是一个无限循环过程，直到设置成功结束，这个过程又叫自旋。
  CAS比较： 其实这个很像我们经常做的数据库的原子性操作，更新操作时，往往会对version（版本号）进行判断，来确认更新前没有其他用户更改过该行。但是它有没有版本号那么安全，会引发ABA问题。

• CAS中最主要的是compareAndSet方法

private static final long valueOffset;

    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

这里涉及到两个重要的对象，一个是unsafe，一个是valueOffset。unsafe为我们提供了硬件级别的原子操作,硬件级别的操作又称为原语操作，是顺序执行的。valueOffset为value变量的内存地址。

• CAS缺点：

  1. CPU开销较大 在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。
  2. 不能保证代码块的原子性 CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用Synchronized了。
  3. ABA问题 比如：线程1和2 都是加1操作。而线程3是减1操作。线程1 执行+1提交前。线程2和3 抢先执行了。这时当前的值依然是线程1操作时的拿到的原始值，依照CAS的原则，线程1认为值没有变，提交成功。但是实际上这个操作已经是非原子性的了。

  针对ABA问题 AtomicStampedReference类就实现了用版本号做比较的CAS机制