【CAP】CAS和自旋锁

自旋锁可以看成是不断自动重试的乐观锁，也会有乐观锁的ABA问题。

自旋锁的实现基础是CAS功能。

什么是自旋锁？

自旋锁（spinlock）：是指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，然后不断的判断锁是否能够被成功获取，直到获取到锁才会退出循环。

获取锁的线程一直处于活跃状态，但是并没有执行任何有效的任务，使用这种锁会造成busy-waiting。

它是为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。

两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，”自旋”一词就是因此而得名。

什么是CAS

CAS（Compare-and-Swap），即比较并替换，是一种实现并发算法时常用到的技术，Java并发包中的很多类都使用了CAS技术。

这里以AtomicInteger说明一下

    public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

加1就是先获取当前值，加1，设置时先对比当前值是不是内存中的值，如果是设置新值。

内存对比是通过本地方法实现的，需要操作系统的支持。

如果成功就可以退出循环，否则一直尝试。

用AtomicReference实现自旋锁

自旋锁就是线程调用lock()后，其他线程再调用lock()会卡住，等待锁的释放。

public class SpinLock {
    private AtomicReference lock = new AtomicReference();
    public void lock() {
        Thread current = Thread.currentThread();
        // 利用CAS
        while (!lock.compareAndSet(null, current)) {
            // DO nothing
        }
    }
    public void unlock() {
        Thread current = Thread.currentThread();
        lock.compareAndSet(current, null);
    }
}

可以看出，第一个线程调用lock()时lock没有set过值，对象是null，第二个线程在调用时已经set过值，所以会一直循环。

只有当第一个线程unlock()之后第二个循环才能结束。

http://www.iteedu.com/arch/cap/cas.htm