CAS和AQS 原理

CAS（Compare And Swap）和AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是并发编程中常用的两种同步机制。以下是它们的原理介绍：

CAS（Compare And Swap）

CAS是一种无锁的并发机制，主要用于解决多线程环境下的并发问题。它的基本原理是通过比较和交换来实现变量的原子更新。

原理：

比较：CAS操作涉及三个操作数——内存位置（V）、预期值（A）和新值（B）。
交换：如果V的值等于A，那么将V的值更新为B，否则不进行任何操作。

CAS操作通常由CPU提供的原子指令支持，如cmpxchg（在x86架构上）。它主要用于实现无锁数据结构和原子变量更新。

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

AQS是Java并发库中的一个框架类，用于构建锁或其他同步器（如信号量、读写锁等）。AQS利用一个FIFO（First-In-First-Out）队列来管理获取锁的线程。

原理：

状态变量：AQS内部维护一个状态变量（state），用于表示同步状态。
队列：线程通过CAS操作尝试获取锁，如果失败则被加入到AQS维护的一个FIFO等待队列中。
独占模式和共享模式：AQS支持独占模式（如ReentrantLock）和共享模式（如CountDownLatch）。
节点管理：AQS使用内部的Node类来表示等待队列中的每个线程节点。

在独占模式下，线程尝试获取锁，失败后进入等待队列；一旦锁被释放，队列中的线程会被唤醒并重新尝试获取锁。在共享模式下，多个线程可以同时获取锁，当锁被释放时，会唤醒多个线程。

示例代码

以下是一个CAS的简单示例：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class CASExample {private AtomicInteger value = new AtomicInteger(0);public void increment() {int oldValue;int newValue;do {oldValue = value.get();newValue = oldValue + 1;} while (!value.compareAndSet(oldValue, newValue));}public int getValue() {return value.get();}public static void main(String[] args) {CASExample example = new CASExample();example.increment();System.out.println(example.getValue());}
}

AQS的示例可以参考ReentrantLock的实现：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class AQSExample {private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public void doSomething() {lock.lock();try {// critical section} finally {lock.unlock();}}public static void main(String[] args) {AQSExample example = new AQSExample();example.doSomething();}
}