非阻塞同步算法與CAS(Compare and Swap)無鎖算法

這篇問題對java的CAS講的非常透徹！

鎖的代價

1. 內核態的鎖的時候需要操作系統進行一次上下文切換，加鎖、釋放鎖會導致比較多的上下文切換和調度延時，等待鎖的線程會被掛起直至鎖釋放。在上下文切換的時候，cpu之前緩存的指令和數據都將失效，對性能有很大的損失。
2. 用戶態的鎖雖然避免了這些問題，但是其實它們只是在沒有真實的競爭時才有效。

樂觀鎖與悲觀鎖

1. 獨占鎖是一種悲觀鎖，synchronized就是一種獨占鎖，它假設最壞的情況，並且只有在確保其它線程不會造成幹擾的情況下執行，會導致其它所有需要鎖的線程掛起，等待持有鎖的線程釋放鎖
2. 樂觀鎖就是，每次不加鎖而是假設沒有沖突而去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。
 

volatile

1. volatile變量是一和更輕量級的同步機制，因為在使用這些變量時不會發生上下文切換和線程調度等操作，但是volatile變量也存在一些局限：不能用於構建原子的復合操作，因此當一個變量依賴舊值時就不能使用volatile變量。
2. volatile只能保證變量對各個線程的可見性，但不能保證原子性。
    3. [談談volatile變量](http://www.cnblogs.com/lucifer1982/archive/2008/03/23/1116981.html)
    4. [為什麽volatile不能保證原子性而Atomic可以？](http://www.cnblogs.com/Mainz/p/3556430.html)
    5. [你應該知道的 volatile 關鍵字](https://github.com/crossoverJie/Java-Interview/blob/master/MD/concurrent/volatile.md)
 

CAS

    1. CAS（比較與交換，Compare and swap）是一種有名的無鎖算法。CAS, CPU指令，在大多數處理器架構，包括IA32、Space中采用的都是CAS指令，CAS的語義是“我認為V的值應該為A，如果是，那麽將V的值更新為B，否則不修改並告訴V的值實際為多少”，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，只有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程並不會被掛起，而是被告知這次競爭中失敗，並可以再次嘗試。CAS有3個操作數，內存值V，舊的預期值A，要修改的新值B。當且僅當預期值A和內存值V相同時，將內存值V修改為B，否則什麽都不做。
 

ConcurrentHashMap的實現原理

  1. Java5中的ConcurrentHashMap，線程安全，設計巧妙，用桶粒度的鎖，避免了put和get中對整個map的鎖定，尤其在get中，只對一個HashEntry做鎖定操作，性能提升是顯而易見的。
  2. [ConcurrentHashMap之實現細節](http://www.iteye.com/topic/344876)
  3. [探索 ConcurrentHashMap 高並發性的實現機制](https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/java-lo-concurrenthashmap/)

高並發環境下優化鎖或無鎖（lock-free）的設計思路

  1. 服務端編程的3大性能殺手：1、大量線程導致的線程切換開銷。2、鎖。3、非必要的內存拷貝。在
  2. 並發環境下要實現高吞吐量和線程安全，兩個思路：一個是用優化的鎖實現，一個是lock-free的無鎖結構。
  3. 優化鎖實現的例子：Java中的ConcurrentHashMap，設計巧妙，用桶粒度的鎖和鎖分離機制，避免了put和get中對整個map的鎖定，尤其在get中，只對一個HashEntry做鎖定操作，性能提升是顯而易見的（詳細分析見《探索 ConcurrentHashMap 高並發性的實現機制》）。Lock-free無鎖的例子：CAS（CPU的Compare-And-Swap指令）的利用和LMAX的disruptor無鎖消息隊列數據結構等。有興趣了解LMAX的disruptor無鎖消息隊列數據結構的可以移步slideshare。

CAS(Compare and Swap)無鎖算法-學習筆記