volatile 与原子类

用途：决定“用 volatile 还是要用锁/原子类”时查阅

volatile 提供什么

能力	是否提供
可见性（写立即刷主存，读从主存取）	是
有序性（禁止重排序跨越该变量）	是
原子性（复合操作如自增）	否
互斥（并发只有一个进入）	否

适用形态：一写多读的状态标志、安全发布的引用、作为后续加锁逻辑的哨兵（如 DCL 单例）。

不适用：任何“读-改-写”复合操作（count++）、需要多个变量保持一致性的场景。

原子类

java.util.concurrent.atomic 提供基于 CAS（compare-and-set）的无锁原子变量：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference、AtomicStampedReference，以及高性能聚合类 LongAdder、Striped64。

类	适用
AtomicLong	需要精确值的计数器
LongAdder	高并发计数，允许最终一致（分段累加，冲突远小于 AtomicLong）
AtomicReference / AtomicMarkableReference	无锁替换对象引用
AtomicStampedReference	解决 CAS 的 ABA 问题（带版本戳）
字段更新器 AtomicXxxFieldUpdater	在不改类结构前提下对某字段做原子更新（现代代码少用）

CAS 的三个固有局限

1. ABA 问题：值从 A 变 B 又回到 A，CAS 无法察觉。用版本戳（AtomicStampedReference）或不可变节点解决。
2. 自旋开销：高冲突下反复失败重试，CPU 空转。冲突激烈时锁（synchronized/ReentrantLock）反而更优。
3. 只能保证单变量原子性：多个变量的联合一致性仍需锁或不可变快照（把多字段封装进一个不可变对象，用 AtomicReference 整体替换）。

典型示例：无锁状态迁移

while (true) {
    State cur = state.get();
    State next = cur.tryAdvance();
    if (next == null) return false;          // 不允许迁移
    if (state.compareAndSet(cur, next)) { publishEvent(); return true; }
}

要点：状态封装为不可变对象，迁移函数返回新对象，CAS 成功才产生副作用。若副作用在 CAS 前执行，失败重试会重复生效。

常见误区

误区	修正
用 volatile 修饰数组元素或对象内部字段	volatile 只作用于引用本身，内部字段不受保护
用 AtomicInteger 做高并发统计	冲突严重时改 LongAdder
复合条件判断 + 更新用两次 CAS	合并为单变量整体替换或加锁
认为无锁一定比有锁快	高冲突场景自旋成本高于阻塞
忘记 ABA	涉及对象复用时用版本戳或避免复用

延伸阅读

• Doug Lea《The java.util.concurrent Synchronous Queue》等系列论文与 JSR-166 文档
• 《Java 并发编程实战》第 11、15 章
• OpenJDK java.util.concurrent.atomic 包文档