Java高并发编程（九）：Java中原子操作类

我会带着你远行 2022-04-01 05:00 327阅读 0赞

Java从JDK 1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包（以下简称Atomic包），这个包中的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。

# 1. 原子更新基本类型 #

使用原子的方式更新基本类型，Atomic包提供了以下3个类。

>  *  AtomicBoolean：原子更新布尔类型。
>  *  AtomicInteger：原子更新整型
>  *  AtomicLong：原子更新长整型。

AtomicInteger的常用方法如下:

>  *  int addAndGet（int delta）：以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回结果。
>  *  boolean compareAndSet（int expect，int update）：如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将该值设置为输入的值。
>  *  int getAndIncrement()：以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增前的值。
>  *  void lazySet（int newValue）：最终会设置成newValue，使用lazySet设置值后，可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。
>  *  int getAndSet（int newValue）：以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。

Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的，让我们一起看一下Unsafe的源码

/** * 如果当前数值是expected，则原子的将Java变量更新成x * @return 如果更新成功则返回true */
    public final native boolean compareAndSwapObject(Object o,long offset,Object expected,Object x);
    
    public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,int expected,int x);
    
    public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset,long expected,long x);

public class AtomicIntegerTest { 
    
        static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);
    
        public static void main(String[] args) { 
            System.out.println(ai.getAndIncrement());
            System.out.println(ai.get());
        }
    
    }

# 2.原子更新数组 #

原子更新数组通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下4个类。

>  *  AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。
>  *  AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元素。
>  *  AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。
>  *  AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型，其常用方法如下。
>  *   *  int addAndGet（int i，int delta）：以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加。
>  *   *  boolean compareAndSet（int i，int expect，int update）：如果当前值等于预期值，则以原子方式将数组位置i的元素设置成update值。

public class AtomicIntegerArrayTest { 
    
        static int[]              value = new int[] {  1, 2 };
    
        static AtomicIntegerArray ai    = new AtomicIntegerArray(value);
    
        public static void main(String[] args) { 
            ai.getAndSet(0, 3);
            System.out.println(ai.get(0));
            System.out.println(value[0]);
        }
    
    }

# 3.原子更新引用类型 #

原子更新基本类型的AtomicInteger，只能更新一个变量，如果要原子更新多个变量，就需  
要使用这个原子更新引用类型提供的类。Atomic包提供了以下3个类。

>  *  AtomicReference：原子更新引用类型。
>  *  AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。
>  *  AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。可以原子更新一个布尔类型的标记位和引用类型。构造方法是AtomicMarkableReference（V initialRef，boolean initialMark）。

public class AtomicReferenceTest { 
    
        public static AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<User>();
    
        public static void main(String[] args) { 
            User user = new User("conan", 15);
            atomicUserRef.set(user);
            User updateUser = new User("Shinichi", 17);
            atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);
            System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
            System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
        }
    
        public static class User { 
            private String name;
            private int    old;
    
            public User(String name, int old) { 
                this.name = name;
                this.old = old;
            }
    
            public String getName() { 
                return name;
            }
    
            public int getOld() { 
                return old;
            }
        }
    }

# 4.原子更新字段类 #

如果需原子地更新某个类里的某个字段时，就需要使用原子更新字段类，Atomic包提供  
了以下3个类进行原子字段更新。

>  *  AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。
>  *  AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段的更新器。
>  *  AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用CAS进行原子更新时可能出现的ABA问题。

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest { 
    
        private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "old");
    
        public static void main(String[] args) { 
            User conan = new User("conan", 10);
            System.out.println(a.getAndIncrement(conan));
            System.out.println(a.get(conan));
        }
    
        public static class User { 
            private String      name;
            public volatile int old;
    
            public User(String name, int old) { 
                this.name = name;
                this.old = old;
            }
    
            public String getName() { 
                return name;
            }
    
            public int getOld() { 
                return old;
            }
        }
    }