25、并发栈与消除机制详解

并发栈与消除机制详解

1. 引言

栈（Stack ）是一种后进先出（LIFO）的数据结构，提供了 push() 和 pop() 方法。从表面上看，栈似乎不太适合并发操作，因为 push() 和 pop() 操作似乎需要在栈顶进行同步。然而，栈并非天生就是顺序执行的，我们可以实现高度并行的并发栈。首先，我们来探讨如何构建一个无锁栈，其中 push() 和 pop() 操作在单个位置进行同步。

2. 无界无锁栈

无锁栈是一个链表，其中 top 字段指向第一个节点（如果栈为空则为 null）。为了简单起见，通常假设向栈中添加 null 值是非法的。

• push() 方法 ：创建一个新节点，然后调用 tryPush() 方法尝试将 top 引用从当前栈顶切换到新节点。如果 tryPush() 成功，push() 方法返回；否则，在退避后重复尝试。
• pop() 方法 ：调用 tryPop() 方法，该方法使用 compareAndSet() 尝试从栈中移除第一个节点。如果成功，返回该节点；否则返回 null（如果栈为空则抛出异常）。tryPop() 方法会一直被调用，直到成功，此时 pop() 方法返回被移除节点的值。

以下是相关代码实现：

public class LockFreeStack<T> {
    AtomicReference<Node> top = new AtomicReference<Node>(nu