原子类及原理和ABA问题解决

原子类：

指具有原子操作特性的类。原子操作简而言之就是不可分割的操作，该操作在执行过程中不会被线程调度机制中断，从而保证了在多线程环境下操作的完整性和一致性。

原子类的作用：

是为了在并发情况下保证线程安全，原子类具有更高的力度和更好的性能。

原理与实现：

原子类通常利用CAS, compare and swap其比较并交换算法来实现其原子性。

CAS算法：

是一种基于硬件对并发操作的原语，它涉及到三个操作数，内存位置V，预期原值A，新值。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值，这个操作是原子的，意味着他要么完全执行，要么完全不执行，不会被其他线程打断。

在Java中，原子类被封装在java.util.concurrent.atomic包。AtomicInteger、AtomicLong、Atomic Reference等。这些类通过底层使用CAS算法和关键字volatile确保变量的可见性和禁止指令重排序来实现。

优点：

在高并发场景下，使用原子类的效率更高，因为原子类底层利用了CAS，不会阻塞线程，减少了线程上下文切换的开销。

使用场景：

原子类广泛应用于需要保证线程安全的并发编程场景中，如计数器、累加器。

会带来的问题：

1、ABA问题，CAS算法可能会遇到ABA问题，其变量的值从A变为B，然后又变为A，但算法会误认为他没有被修改过。

2、操作一直不成功，会导致自旋锁一直无法获取资源，从而占用CPU。长时间自旋会消耗大量的CPU资源。

CAS的ABA问题解决：

使用版本号或时间戳。类似于乐观锁，加个字段版本号，每个线程修改了版本号就加1。每次修改的时候比较一下版本号是否增加了，如果增加了就说明别的线程修改了。

CAS自旋次数过多解决：