Java并发编程：CAS与Atomic原子操作深度解析

"这篇文档详细介绍了并发编程中的CAS(Compare and Swap)和Atomic原子操作，主要探讨了原子操作的概念、实现方式以及Java中Atomic类的使用。文档还提到了使用锁实现原子操作的局限性，并指出Atomic类是利用处理器的CAS指令来实现高效且灵活的非阻塞原子操作。此外，文档讨论了CAS操作的ABA问题及其影响。" 在并发编程中，原子操作是不被其他线程中断的一个或一系列操作，确保了操作的完整性。原子性类似于数据库事务的ACID特性之一，即事务的所有操作要么全部完成，要么全部不完成。在多线程环境中，原子操作对于确保数据一致性至关重要。传统的锁机制，如`synchronized`关键字，虽然可以实现原子性，但可能导致高优先级线程阻塞、死锁以及粒度过大的问题。 为了解决这些问题，Java引入了Atomic类，如`AtomicInteger`、`AtomicReference`等，它们利用了现代处理器普遍支持的CAS指令。CAS操作包括三个参数：内存地址V、期望值A和新值B。如果内存地址V的值与期望值A相匹配，就将V的值更新为新值B；如果不匹配，则不修改并返回当前值。这种机制使得原子操作无需锁就能实现，从而避免了锁可能导致的性能问题和死锁风险。 然而，CAS操作并非没有缺点。其中最著名的问题是ABA问题。如果一个值经历了A->B->A的变化，CAS在检查时可能会错误地认为值未改变，因为它仍然看到的是A。为解决此问题，Java的Atomic类提供了一些变种，如`AtomicStampedReference`，它不仅比较值，还比较版本号，以防止ABA问题。 循环CAS是解决CAS失败的一种策略，它会在CAS操作失败时持续重试，直到操作成功。这种方法在某些情况下可能导致忙等待，消耗CPU资源，因此在设计并发程序时需要谨慎使用。 CAS和Atomic类为Java并发编程提供了一种无锁、高效的解决方案，但也需要开发者对可能出现的问题，如ABA问题，有深入的理解和妥善的处理。在实际应用中，根据具体场景选择合适的同步策略是非常关键的。