Java并发21-原子类：无锁工具类的典范
JDK提供了原子类，基本上是基于CAS原理实现的无锁下保证线程安全。
无锁
无锁方案相对互斥锁方案，最大的好处就是性能。
互斥锁方案为了保证互斥性，需要执行加锁、解锁操作，而加锁、解锁操作本身就消耗性能；
同时拿不到锁的线程还会进入阻塞状态，进而触发线程切换，线程切换对性能的消耗也很大。
而无锁方案则完全没有加锁、解锁的性能消耗，同时还能保证互斥性，相比互斥锁方案性能大大提升。
CAS
CAS即Compare And Swap，就是比较并交换。CAS是一种CPU指令，作为CPU指令，CAS本身是可以保证原子性的，所以CAS是通过硬件层面上的支持来保障数据更新的线程安全。
CAS有3个参数，共享变量内存地址A（旧值），用于比较值B(期望值)，共享变量新值C(更新值)。只有当期望值B和旧值A相等时，才会将旧值更新为新值C。
如何理解这句话？
设有一值v=1，有多个线程同时对该值进行+1或-1操作。
CAS指令会先把旧值取出来，计算得到新值，并将旧值赋值给期望值。因为在计算新值的过程中，可能其他的线程已经将原内存地址的值修改过，所以需要通过更新值与当前内存地址的值进行比较，只有当期望值与内存地址的值相同时，才会将新值进行赋值。若期望值和内存地址的值不相同，那么说明已经有线程修改过该值了。所以当前线程的修改就失败了，这样保证了线程安全。
ABA问题
接上文，若期望值和内存地址值相同。是否能说明该值未被其他线程修改过？
在计算新值期间，v可能被加1又被减1，所以导致该值最终未发生变化，但实际上它是变化过的。这就是ABA问题。
原子类源码
我们取一个原子类底层的unsafe类的源码来看CAS在Java中如何实现的。
public final int getAndAddInt(Object this, long offset, int delta) {
int oldValue;
do {
oldValue = this.getIntVolatile(this, offset);
} while(!this.compareAndSwapInt(this, offset, oldValue, oldValue + delta));
return oldValue;
}首先，通过this和offset可以确定值的具体位置，delta是要增加的值。
代码先定位到值的位置，取出值作为oldValue，然后通过comapreAndSwap方法进行赋值。
其中参数this和offset可以定位值的内存地址，传入oldValue作为期望值，传入oldValue+delta作为新值。
只有当内存地址的值和期望值相等时才会将新值赋值，并返回true，结束循环。否则，返回false并继续自旋进行赋值。
原子类概览
原子化的基本数据类型
AtomicBoolean、AtomicInteger 和 AtomicLong API比较简单
getAndIncrement() //原子化i++
getAndDecrement() //原子化的i--
incrementAndGet() //原子化的++i
decrementAndGet() //原子化的--i
// 当前值+=delta，返回+=前的值
getAndAdd(delta)
// 当前值+=delta，返回+=后的值
addAndGet(delta)
// CAS操作，返回是否成功
compareAndSet(expect, update)
// 以下四个方法
// 新值可以通过传入func函数来计算
getAndUpdate(func)
updateAndGet(func)
getAndAccumulate(x,func)
accumulateAndGet(x,func)原子化的对象引用类型
AtomicReference、AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference，可以实现对象引用的原子化更新。
AtomicReference 提供的方法和原子化的基本数据类型差不多。
对象引用的更新需要重点关注 ABA 问题，AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference 这两个原子类可以解决 ABA 问题。
每次执行 CAS 操作，附加再更新一个版本号，只要保证版本号是递增的，那么即便 A 变成 B 之后再变回 A，版本号也不会变回来（版本号递增的）。
boolean compareAndSet(
V expectedReference,
V newReference,
int expectedStamp,
int newStamp) 原子化数组
AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 AtomicReferenceArray，这样可以原子化地更新数组里面的每一个元素。
这些类提供的方法和原子化的基本数据类型的区别是：每个方法多了一个数组的索引参数。
