非阻塞算法（Lock-Free）的实现
上篇文章我们讲到了使用锁会带来的各种缺点，本文将会讲解如何使用非阻塞算法。非阻塞算法一般会使用CAS来协调线程的操作。
虽然非阻塞算法有诸多优点，但是在实现上要比基于锁的算法更加繁琐和负责。
本文将会介绍两个是用非阻塞算法实现的数据结构。
非阻塞的栈
我们先使用CAS来构建几个非阻塞的栈。栈是最简单的链式结构，其本质是一个链表，而链表的根节点就是栈顶。
我们先构建Node数据结构：
public class Node<E> {
public final E item;
public Node<E> next;
public Node(E item){
this.item=item;
}
}
这个Node保存了内存item和它的下一个节点next。
然后我们构建非阻塞的栈，在该栈中我们需要实现pop和push方法，我们使用一个Atomic类来保存top节点的引用，在pop和push之前调用compareAndSet命令来保证命令的原子性。同时，我们需要不断的循环，以保证在线程冲突的时候能够重试更新。
public class ConcurrentStack<E> {
AtomicReference<Node<E>> top= new AtomicReference<>();
public void push(E item){
Node<E> newNode= new Node<>(item);
Node<E> oldNode;
do{
oldNode=top.get();
newNode.next= oldNode;
}while(!top.compareAndSet(oldNode, newNode));
}
public E pop(){
Node<E> oldNode;
Node<E> newNode;
do {
oldNode = top.get();
if(oldNode == null){
return null;
}
newNode=oldNode.next;
}while(!top.compareAndSet(oldNode, newNode));
return oldNode.item;
}
}
非阻塞的链表
构建链表要比构建栈复杂。因为我们要维持头尾两个指针。以put方法来说，我们需要执行两步操作：1. 在尾部插入新的节点。2.将尾部指针指向最新的节点。
我们使用CAS最多只能保证其中的一步是原子执行。那么对于1和2的组合步骤该怎么处理呢？
我们再仔细考虑考虑，其实1和2并不一定要在同一个线程中执行，其他线程在检测到有线程插入了节点，但是没有将tail指向最后的节点时，完全帮忙完成这个操作。
我们看下具体的代码实现：
public class LinkedNode<E> {
public final E item;
public final AtomicReference<LinkedNode<E>> next;
public LinkedNode(E item, LinkedNode<E> next){
this.item=item;
this.next=new AtomicReference<>(next);
}
}
先构建一个LinkedNode类。
public class LinkedQueue<E> {
private final LinkedNode<E> nullNode= new LinkedNode<>(null, null);
private final AtomicReference<LinkedNode<E>> head= new AtomicReference<>(nullNode);
private final AtomicReference<LinkedNode<E>> tail= new AtomicReference<>(nullNode);
public boolean put(E item){
LinkedNode<E> newNode = new LinkedNode<>(item, null);
while (true){
LinkedNode<E> currentTail= tail.get();
LinkedNode<E> tailNext= currentTail.next.get();
if(currentTail == tail.get()){
if (tailNext != null) {
//有其他的线程已经插入了一个节点，但是还没有将tail指向最新的节点
tail.compareAndSet(currentTail, tailNext);
}else{
//没有其他的线程插入节点，那么做两件事情：1. 插入新节点，2.将tail指向最新的节点
if(currentTail.next.compareAndSet(null, newNode)){
tail.compareAndSet(currentTail, newNode);
}
}
}
}
}
}
本文的例子可以参考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/nonblock