22、链表中的非阻塞同步与锁机制探讨

链表中的非阻塞同步与锁机制探讨

1. 延迟同步及其优缺点

延迟同步（Lazy Synchronization）具有一定的优势。它能够将诸如设置标志这类不太影响整体结构的逻辑步骤，与断开节点这类会对结构产生较大影响的物理操作分离开来。在简单的例子中，每次只断开一个节点。通常情况下，延迟操作可以批量处理，并在合适的时间进行，从而降低对结构进行物理修改时的整体干扰性。

然而，延迟同步也存在明显的缺点。LazyList 算法中的 add() 和 remove() 方法是阻塞的。也就是说，如果一个线程的操作被延迟，其他线程的操作也可能会受到影响。

2. 非阻塞同步的需求与挑战

有时，在将节点从链表中物理移除之前，先将其标记为逻辑移除是个不错的方法。接下来，我们要探讨如何进一步扩展这个思路，以实现完全无锁的操作，让 add()、remove() 和 contains() 这三个方法都能实现非阻塞。其中，前两个方法是无锁的（lock-free），而 contains() 方法是无等待的（wait-free）。

一个简单的想法是使用 compareAndSet() 方法来修改节点的 next 字段，但这种方法并不总是可行。例如，在图 9.22 中，当线程 A 尝试移除节点 a，而线程 B 尝试添加节点 b 时，如果 A 对 head.next 应用 compareAndSet()，B 对 a.next 应用 compareAndSet()，最终结果可能是 a 被正确删除，但 b 却无法添加到列表中。

3. AtomicMarkableReference 的引入

为了解决上述问题，我们引入了 AtomicMar