正确使用 AtomicReference.compareAndSet 进行堆栈实现

Question

我正在尝试使用 java.util.concurrent 并尝试找出如何正确使用 AtomicReference.compareAndSet 来管理对单个共享状态单元的并发访问。

特别是：compareAndSet 的以下用法是否正确且安全？有什么陷阱吗？

我的测试类是一个基于节点链接列表的简单堆栈。

public class LinkedStack<T> {

  AtomicReference<Node<T>> topOfStack=new AtomicReference<Node<T>>();

  public T push(T e) {
    while(true) {
      Node<T> oldTop=topOfStack.get();
      Node<T> newTop=new Node<T>(e,oldTop);
      if (topOfStack.compareAndSet(oldTop, newTop)) break;
    } 
    return e;
  }

  public T pop() {
    while(true) {
      Node<T> oldTop=topOfStack.get();
      if (oldTop==null) throw new EmptyStackException();
      Node<T> newTop=oldTop.next;
      if (topOfStack.compareAndSet(oldTop, newTop)) return oldTop.object;
    } 
  }

  private static final class Node<T> {
    final T object;
    final Node<T> next;

    private Node (T object, Node<T> next) {
      this.object=object;
      this.next=next;
    }
  } 
  ...................
}

Answer 1

是的，这正是应该如何使用它。

也许下面的语法会更优雅：

Node<T> oldTop = null;
Node<T> newTop = null;
do {
    oldTop=topOfStack.get();
    newTop=new Node<T>(e,oldTop);
} while (!topOfStack.compareAndSet(oldTop, newTop));

Answer 2

它目前的形式是正确的。

您的结构称为 Treiber 堆栈。它是一个简单的线程安全的无锁结构，存在单点争用（topOfStack），因此往往会严重扩展（在争用情况下，它会崩溃，并且效果不佳）与 MMU）。如果争用可能较低但仍需要线程安全，那么这是一个不错的选择。

有关缩放堆栈算法的进一步阅读，请参阅“

Answer 3

一切看起来都不错（axtavt 所说的没什么新意），我认为值得注意的一件事是，失败的弹出或推送的比率现在是 ConcurrentLinkedQueue 的两倍。当我说失败时，我只是意味着您必须再次在 while 循环内执行，假设另一个线程在您之前弹出或推送。

尽管这可能超出了您想要实现的范围，但某种退避协议将有助于在高争用情况下提高性能。