java.util.concurrent代码评审

Question

我正在学习java.util.concurrent库，并在源代码中找到了许多无限循环，就像这个

//java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger by Doug Lea
public final int getAndSet(int newValue) {
    for (;;) {
        int current = get();
        if (compareAndSet(current, newValue))
            return current;
    }
}

我想知道，在什么情况下，实际值不能等于预期值(在本例中，compareAndSet返回false)？

Answer 1

当在另一个线程中修改该值时，get()和compareAndSet()可以看到不同的值。这是并发库需要担心的事情。

Answer 2

许多现代CPU都有到原子硬件操作的compareAndSet()映射。这意味着，它是不需要同步的线程安全(相比之下，这是一个相对昂贵的操作)。但是，只有compareAndSet()本身是原子的，因此为了使getAndSet() (即将变量设置为给定的值并返回它当时的值，而不可能在两者之间将变量设置为不同的值)，代码使用了一个技巧:首先获取值，然后用它刚得到的值和新的值尝试compareAndSet()。如果失败，变量将被另一个线程操作，然后代码再次尝试。

如果compareAndSet()很少失败，即如果没有太多线程同时写入变量，这比使用同步更快。在任何时候都有许多线程写入变量的极端情况下，同步实际上会更快，因为当存在同步开销时，试图访问变量的其他线程将等待并在轮到它们时被唤醒，而不必重复重试操作。

Answer 3

这不是一个无限循环，当处理TAS (test and set)算法时，这是很好的实践。循环所做的是(a)从内存中读取(应该是易失性语义) (b)计算一个新值(c)，如果旧值同时没有改变，则写入新值。

在数据库领域，这就是所谓的乐观锁定。它利用了共享内存的大多数并发更新都是无竞争的事实，在这种情况下，这是实现共享内存的最便宜的方法。

事实上，这基本上是一个不偏不倚的锁将做什么，在没有竞争的情况下。它将读取锁的值，如果它被解锁，它将执行线程ID的CAS，如果成功，锁现在被持有。如果它失败了，是别人先弄到锁的。然而，锁以一种复杂得多的方式处理失败案例，而不仅仅是一次又一次地重新尝试op。他们会继续阅读一段时间，以防锁被迅速解锁(自旋锁定)，然后通常会去睡觉，让其他线程进入，直到他们的回合(指数后退)。