附录 并发底层原理 翻译至 无锁集合

docs/book/Appendix-Low-Level-Concurrency.md

@@ -1637,11 +1637,29 @@ public class PriorityBlockingQueueDemo {
 
 **Producer** 和 **Consumer** 通过 **PriorityBlockingQueue** 相互连接。因为阻塞队列的性质提供了所有必要的同步，因为阻塞队列的性质提供了所有必要的同步，请注意，显式同步是并不需要的 — 从队列中读取数据时，你不用考虑队列中是否有任何元素，因为队列在没有元素时将阻塞读取。
 
-### Lock-Free Collections
+### 无锁集合
 
-#### The Copying Strategy
+[集合](./12-Collections.md) 章节强调集合是基本的编程工具，这也要求包含并发性。因此，早期的集合比如 **Vector** 和 **Hashtable** 有许多使用 **synchronized** 机制的方法。当这些集合不是在多线程应用中使用时，这就导致了不可接收的开销。在 Java 1.2 版本中，新的集合库是非同步的，而给 **Collection** 类赋予了各种 **static** **synchronized** 修饰的方法来同步不同的集合类型。虽然这是一个改进，因为它让你可以选择是否对集合使用同步，但是开销仍然基于同步锁定。 Java 5 版本添加新的集合类型，专门用于增加线程安全性能，使用巧妙的技术来消除锁定。
 
-#### Compare-And-Swap (CAS)
+无锁集合有一个有趣的特性：只要读取者仅能看到已完成修改的结果，对集合的修改就可以同时发生在读取发生时。这是通过一些策略实现的。为了让你了解它们是如何工作的，我们来看看其中的一些。
+
+#### 复制策略
+
+使用“复制”策略，修改是在数据结构一部分的单独副本（或有时是整个数据的副本）上进行的，并且在整个修改过程期间这个副本是不可见的。仅当修改完成时，修改后的结构才与“主”数据结构安全地交换，然后读取者才会看到修改。
+
+在 **CopyOnWriteArrayList** ，写入操作会复制整个底层数组。保留原来的数组，以便在修改复制的数组时可以线程安全地进行读取。当修改完成后，原子操作会将其交换到新数组中，以便新的读取操作能够看到新数组内容。 **CopyOnWriteArrayList** 的其中一个好处是，当多个迭代器遍历和修改列表时，它不会抛出 **ConcurrentModificationException** 异常，因此你不用就像过去必须做的那样，编写特殊的代码来防止此类异常。
+
+**CopyOnWriteArraySet** 使用 **CopyOnWriteArrayList** 来实现其无锁行为。
+
+**ConcurrentHashMap** 和 **ConcurrentLinkedQueue** 使用类似的技术来允许并发读写，但是只复制和修改集合的一部分，而不是整个集合。然而，读取者仍然不会看到任何不完整的修改。**ConcurrentHashMap** **不会抛出concurrentmodificationexception** 异常。
+
+#### 比较并交换 (CAS)
+
+在 比较并交换 (CAS) 中，你从内存中获取一个值，并在计算新值时保留原始值。然后使用 CAS 指令，它将原始值与当前内存中的值进行比较，如果这两个值是相等的，则将内存中的旧值替换为计算新值的结果，所有操作都在一个原子操作中完成。如果原始值比较失败，则不会进行交换，因为这意味着另一个线程同时修改了内存。在这种情况下，你的代码必须再次尝试，获取一个新的原始值并重复该操作。
+
+如果内存仅轻量竞争，CAS操作几乎总是在没有重复尝试的情况下完成，因此它非常快。相反，**synchronized** 操作需要考虑每次获取和释放锁的成本，这要昂贵得多，而且没有额外的好处。随着内存竞争的增加，使用 CAS 的操作会变慢，因为它必须更频繁地重复自己的操作，但这是对更多资源竞争的动态响应。这确实是一种优雅的方法。
+
+最重要的是，许多现代处理器的汇编语言中都有一条 CAS 指令，并且也被 JVM 中的 CAS 操作(例如 **Atomic** 类中的操作)所使用。CAS 指令在硬件层面中是原子性的，并且与你所期望的操作一样快。
 
 <!-- Summary -->
 ## 本章小结