AtomicInteger如何保證線程安全以及樂觀鎖/悲觀鎖的概念

最近面試被問到一個問題，AtomicInteger如何保證線程安全？我查閱了資料 發現還可以引申到 樂觀鎖/悲觀鎖的概念，覺得值得一記。

衆所周知，JDK提供了AtomicInteger保證對數字的操作是線程安全的，線程安全我首先想到了synchronized和Lock,但是這種方式又有一個名字，叫做互斥鎖，一次隻能有一個持有鎖的線程進入，再加上還有不同線程争奪鎖這個機制，效率比較低，是以又稱“悲觀鎖”。

但是相應的有了樂觀鎖的概念，他的思路就是，它不加鎖去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。這種說的比較抽象，我們直接拿AtomicInteger源碼舉例，因為AtomicInteger保證線程安全就是因為使用了樂觀鎖。

Unsafe 是做一些Java語言不允許但是又十分有用的事情，具體的實作都是native方法，AtomicInteger裡調用的 Unsafe 方法 基于的是CPU 的 CAS指令來實作的。是以基于 CAS 的操作可認為是無阻塞的，一個線程的失敗或挂起不會引起其它線程也失敗或挂起。并且由于 CAS 操作是 CPU 原語，是以性能比較好。

/**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, );
    }
           

CAS就是Compare and Swap的意思，比較并操作。很多的cpu直接支援CAS指令。CAS是項樂觀鎖技術，當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時，隻有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會被挂起，而是被告知這次競争中失敗，并可以再次嘗試。CAS有3個操作數，記憶體值V，舊的預期值A，要修改的新值B。當且僅當預期值A和記憶體值V相同時，将記憶體值V修改為B，否則什麼都不做。 從代碼上我們可以看到do while語句，進而證明當更新出現沖突時，即失敗時，它還會嘗試更新。符合樂觀鎖的思想。

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

        return var5;
    }
           

最後比較一下 樂觀鎖/悲觀鎖的 差別

樂觀鎖适用于寫比較少的情況下，即沖突比較少發生，這樣可以省去了鎖的開銷，加大了系統的整個吞吐量。

但如果經常産生沖突，樂觀鎖 的重複嘗試 反倒會降低了性能，是以這種情況下用悲觀鎖就比較合适。