1、什么是原子操作？如何實(shí)現(xiàn)原子操作？
假定有兩個(gè)操作A和B(A和B可能都很復(fù)雜)，如果從執(zhí)行A的線程來看，當(dāng)另一個(gè)線程執(zhí)行B時(shí)，要么將B全部執(zhí)行完，要么完全不執(zhí)行B，那么A和B對彼此來說是原子的。
實(shí)現(xiàn)原子操作可以使用鎖，鎖機(jī)制，滿足基本的需求是沒有問題的了，但是有的時(shí)候我們的需求并非這么簡單，我們需要更有效，更加靈活的機(jī)制，synchronized關(guān)鍵字是基于阻塞的鎖機(jī)制，也就是說當(dāng)一個(gè)線程擁有鎖的時(shí)候，訪問同一資源的其它線程需要等待，直到該線程釋放鎖，
這里會(huì)有些問題：首先，如果被阻塞的線程優(yōu)先級很高很重要怎么辦？其次，如果獲得鎖的線程一直不釋放鎖怎么辦？（這種情況是非常糟糕的）。還有一種情況，如果有大量的線程來競爭資源，那CPU將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間和資源來處理這些競爭，同時(shí)，還有可能出現(xiàn)一些例如死鎖之類的情況，最后，其實(shí)鎖機(jī)制是一種比較粗糙，粒度比較大的機(jī)制，相對于像計(jì)數(shù)器這樣的需求有點(diǎn)兒過于笨重。
實(shí)現(xiàn)原子操作還可以使用當(dāng)前的處理器基本都支持CAS()的指令，只不過每個(gè)廠家所實(shí)現(xiàn)的算法并不一樣，每一個(gè)CAS操作過程都包含三個(gè)運(yùn)算符：一個(gè)內(nèi)存地址V，一個(gè)期望的值A(chǔ)和一個(gè)新值B，操作的時(shí)候如果這個(gè)地址上存放的值等于這個(gè)期望的值A(chǔ)，則將地址上的值賦為新值B，否則不做任何操作。
CAS的基本思路就是，如果這個(gè)地址上的值和期望的值相等，則給其賦予新值，否則不做任何事兒，但是要返回原值是多少。循環(huán)CAS就是在一個(gè)循環(huán)里不斷的做cas操作，直到成功為止。
2、CAS實(shí)現(xiàn)原子操作的三大問題
ABA問題：
因?yàn)镃AS需要在操作值的時(shí)候，檢查值有沒有發(fā)生變化，如果沒有發(fā)生變化則更新，但是如果一個(gè)值原來是A，變成了B，又變成了A，那么使用CAS進(jìn)行檢查時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)它的值沒有發(fā)生變化，但是實(shí)際上卻變化了。
ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變量前面追加上版本號，每次變量更新的時(shí)候把版本號加1，那么A→B→A就會(huì)變成1A→2B→3A。舉個(gè)通俗點(diǎn)的例子，你倒了一杯水放桌子上，干了點(diǎn)別的事，然后同事把你水喝了又給你重新倒了一杯水，你回來看水還在，拿起來就喝，如果你不管水中間被人喝過，只關(guān)心水還在，這就是ABA問題。
如果你是一個(gè)講衛(wèi)生講文明的小伙子，不但關(guān)心水在不在，還要在你離開的時(shí)候水被人動(dòng)過沒有，因?yàn)槟闶浅绦騿T，所以就想起了放了張紙?jiān)谂赃叄瑢懮铣跏贾?，別人喝水前麻煩先做個(gè)累加才能喝水。
循環(huán)時(shí)間長開銷大：
自旋CAS如果長時(shí)間不成功，會(huì)給CPU帶來非常大的執(zhí)行開銷。
只能保證一個(gè)共享變量的原子操作：
當(dāng)對一個(gè)共享變量執(zhí)行操作時(shí)，我們可以使用循環(huán)CAS的方式來保證原子操作，但是對多個(gè)共享變量操作時(shí)，循環(huán)CAS就無法保證操作的原子性，這個(gè)時(shí)候就可以用鎖。
還有一個(gè)取巧的辦法，就是把多個(gè)共享變量合并成一個(gè)共享變量來操作。比如，有兩個(gè)共享變量i＝2，j=a，合并一下ij=2a，然后用CAS來操作ij。從Java 1.5開始，JDK提供了AtomicReference類來保證引用對象之間的原子性，就可以把多個(gè)變量放在一個(gè)對象里來進(jìn)行CAS操作。
3、Jdk中相關(guān)原子操作類的使用
AtomicInteger：
?int addAndGet（int delta）：以原子方式將輸入的數(shù)值與實(shí)例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回結(jié)果。
?boolean compareAndSet（int expect，int update）：如果輸入的數(shù)值等于預(yù)期值，則以原子方式將該值設(shè)置為輸入的值。
?int getAndIncrement()：以原子方式將當(dāng)前值加1，注意，這里返回的是自增前的值。
?int getAndSet（int newValue）：以原子方式設(shè)置為newValue的值，并返回舊值。
AtomicIntegerArray：
主要是提供原子的方式更新數(shù)組里的整型，其常用方法如下。
?int addAndGet（int i，int delta）：以原子方式將輸入值與數(shù)組中索引i的元素相加。
?boolean compareAndSet（int i，int expect，int update）：如果當(dāng)前值等于預(yù)期值，則以原子方式將數(shù)組位置i的元素設(shè)置成update值。
需要注意的是，數(shù)組value通過構(gòu)造方法傳遞進(jìn)去，然后AtomicIntegerArray會(huì)將當(dāng)前數(shù)組復(fù)制一份，所以當(dāng)AtomicIntegerArray對內(nèi)部的數(shù)組元素進(jìn)行修改時(shí)，不會(huì)影響傳入的數(shù)組。
更新引用類型
原子更新基本類型的AtomicInteger，只能更新一個(gè)變量，如果要原子更新多個(gè)變量，就需要使用這個(gè)原子更新引用類型提供的類。Atomic包提供了以下3個(gè)類。
AtomicReference：
原子更新引用類型。
AtomicStampedReference：
利用版本戳的形式記錄了每次改變以后的版本號，這樣的話就不會(huì)存在ABA問題了。這就是AtomicStampedReference的解決方案。AtomicMarkableReference跟AtomicStampedReference差不多， AtomicStampedReference是使用pair的int stamp作為計(jì)數(shù)器使用，AtomicMarkableReference的pair使用的是boolean mark。 還是那個(gè)水的例子，AtomicStampedReference可能關(guān)心的是動(dòng)過幾次，AtomicMarkableReference關(guān)心的是有沒有被人動(dòng)過，方法都比較簡單。
AtomicMarkableReference：
原子更新帶有標(biāo)記位的引用類型。可以原子更新一個(gè)布爾類型的標(biāo)記位和引用類型。構(gòu)造方法是AtomicMarkableReference（V initialRef，booleaninitialMark）。
