什麼是硬體同步原語？

硬體同步原語（Atomic Hardware Primitives）是由電腦硬體提供的一組原子操作。

我們常見的原語操作有CAS和FAA兩種。

CAS

Compare and Swap（CAS），字面意思是先比較，再計算。它的偽代碼如下。

<< atomic >>
function cas(p : pointer to int, old : int, new : int) returns bool {
    if *p ≠ old {
        return false
    }
    *p ← new
    return true
}

它的輸入參數有三個：

• p：要修改的變數的指針
• old：舊值
• new：新值

返回值是一個布爾值，標識是否賦值成功。

FAA

Fetch and Add（FAA），它的含義是先獲取變數當前的值value，然後給變數p增加inc，最後返回變數p之前的值value。

它的偽代碼如下：

<< atomic >>
function faa(p : pointer to int, inc : int) returns int {
    int value <- *location
    *p <- value + inc
    return value
}

上述兩段偽代碼，它們的特殊之處在於它們都是由電腦硬體，具體講就是CPU提供實現，可以保證操作的原子性。

因為原子操作具有不可分割性，也就不存在併發的問題，所以在某些情況下，原語可以用來替代鎖，實現一些安全又高效的併發操作。

CAS和FAA在各種編程語言中，都有相應的實現，可以直接使用，無論哪種編程語言，它們底層的實現是一樣的，效果也是一樣的。

Java中的操作原語

Java語言本身支持操作原語，Java中的CAS可以理解為樂觀鎖，java.util.concurrent.atomic包下麵的類已經實現了樂觀鎖，其中最常用的是AtomicInteger，可以將其看做實現了CAS操作的Integer。

下麵是使用AtomicInteger的示例代碼。

    private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //每個線程讓count自增100次
                    for (int i = 0; i < 100; i++) {
                        count.incrementAndGet();
                    }
                }
            }).start();
        }

        try{
            Thread.sleep(2000);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(count);
    }