線程安全：
當多個線程訪問某個類時，不管運行時環境采用何種調度方式或者這些進程將如何交替執行，并且在主調代碼中不需要任何額外的同步或協調，這個類都能表現出正確的行為，那么就稱這個類時線程安全的。
線程安全主要體現在以下三個方面：
原子性：提供了互斥訪問，同一時刻只能有一個線程對它進行操作
可見性：一個線程對主內存的修改可以及時的被其他線程觀察到
有序性：一個線程觀察其他線程中的指令執行順序，由于指令重排序的存在，該觀察結果一般雜亂無序
引子
在多線程的場景中，我們需要保證數據安全，就會考慮同步的方案，通常會使用synchronized或者lock來處理，使用了synchronized意味著內核態的一次切換。這是一個很重的操作。
有沒有一種方式，可以比較便利的實現一些簡單的數據同步，比如計數器等等。concurrent包下的atomic提供我們這么一種輕量級的數據同步的選擇。
使用例子
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import java.util.concurrent.countdownlatch; import java.util.concurrent.atomic.atomicinteger; public class app { public static void main(string[] args) throws exception { countdownlatch countdownlatch = new countdownlatch(100); atomicinteger atomicinteger = new atomicinteger(0); for (int i = 0; i < 100; i++) { new thread() { @override public void run() { atomicinteger.getandincrement(); countdownlatch.countdown(); } }.start(); } countdownlatch.await(); system.out.println(atomicinteger.get()); } } |
在以上代碼中，使用atomicinteger聲明了一個全局變量，并且在多線程中進行自增，代碼中并沒有進行顯示的加鎖。
以上代碼的輸出結果，永遠都是100。如果將atomicinteger換成integer，打印結果基本都是小于100。
也就說明atomicinteger聲明的變量，在多線程場景中的自增操作是可以保證線程安全的。接下來我們分析下其原理。
原理
我們可以看一下atomicinteger的代碼
他的值是存在一個volatile的int里面。volatile只能保證這個變量的可見性。不能保證他的原子性。
可以看看getandincrement這個類似i++的函數，可以發現，是調用了unsafe中的getandaddint。
unsafe是何方神圣？unsafe提供了java可以直接操作底層的能力。
進一步，我們可以發現實現方式：
如何保證原子性：自旋 + cas（樂觀鎖）。在這個過程中，通過compareandswapint比較更新value值，如果更新失敗，重新獲取舊值，然后更新。
優缺點
cas相對于其他鎖，不會進行內核態操作，有著一些性能的提升。但同時引入自旋，當鎖競爭較大的時候，自旋次數會增多。cpu資源會消耗很高。
換句話說，cas+自旋適合使用在低并發有同步數據的應用場景。
java 8做出的改進和努力
在java 8中引入了4個新的計數器類型，longadder、longaccumulator、doubleadder、doubleaccumulator。他們都是繼承于striped64。
在longadder 與atomiclong有什么區別？
atomic*遇到的問題是，只能運用于低并發場景。因此longaddr在這基礎上引入了分段鎖的概念。可以參考《jdk8系列之longadder解析》一起看看做了什么。
大概就是當競爭不激烈的時候，所有線程都是通過cas對同一個變量（base）進行修改，當競爭激烈的時候，會將根據當前線程哈希到對于cell上進行修改（多段鎖）。
可以看到大概實現原理是：通過cas樂觀鎖保證原子性，通過自旋保證當次修改的最終修改成功，通過降低鎖粒度（多段鎖）增加并發性能。
總結
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