Concurrent的实现

来源：深入理解Java内存模型（五）——锁
java的CAS同时具有 volatile 读和volatile写的内存语义，

因此Java线程之间的通信现在有了下面四种方式：

线程写volatile变量，随后B线程读这个volatile变量。
线程写volatile变量，随后B线程用CAS更新这个volatile变量。
线程用CAS更新一个volatile变量，随后B线程用CAS更新这个volatile变量。
线程用CAS更新一个volatile变量，随后B线程读这个volatile变量。

Java的CAS会使用现代处理器上提供的高效机器级别原子指令，这些原子指令以原子方式对内存执行读-改-写操作，这是在多处理器中实现同步的关键（从本质上来说，能够支持原子性读-改-写指令的计算机器，是顺序计算图灵机的异步等价机器，因此任何现代的多处理器都会去支持某种能对内存执行原子性读-改-写操作的原子指令）。同时，volatile变量的读/写和CAS可以实现线程之间的通信。把这些特性整合在一起，就形成了整个concurrent包得以实现的基石。如果我们仔细分析concurrent包的源代码实现，会发现一个通用化的实现模式：

首先，声明共享变量为volatile；
然后，使用CAS的原子条件更新来实现线程之间的同步；
同时，配合以volatile的读/写和CAS所具有的volatile读和写的内存语义来实现线程之间的通信。

AQS，非阻塞数据结构和原子变量类（java.util.concurrent.atomic包中的类），这些concurrent包中的基础类都是使用这种模式来实现的，而concurrent包中的高层类又是依赖于这些基础类来实现的。从整体来看，concurrent包的实现示意图如下：

由上可知， CAS 和 volatile 在Java的并发编程中，所起到的巨大作用：

CAS解决了比较和更新的原子性，volatile保证对于所有的线程都是可见的。

Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
volatile关键字有两层含义：
1.对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝，而应直接与共享成员变量交互。
2.volatile前后的代码不能重排

就拿原子变量类的AtomicInteger来说：

/** 
 * Atomically increments by one the current value. 
 * 
 * @return the previous value 
 */  
public final int getAndIncrement() {  
    for (;;) {  
        int current = get();  
        int next = current + 1;  // 可能你会想，到这一步的时候，并没有加锁，那么所有的线程都可以修改啊！但是核心之处就在于下面那个CAS操作，结果会立马可见
        if (compareAndSet(current, next)) //  比如说，线程A ， B ，同时到达 next , A ,next = 2 B ,next = 2 , 然后A进CAS ,成功交换，B再进入，但是他会Compare当前值并
            return current;  //不会相等，所以操作会失败 
    }  
}

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