Atomic包的作用

方便程序员在多线程环境下，无锁的进行原子操作

Atomic包核心

Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类，核心操作是CAS原子操作；

关于CAS

compare and swap，比较和替换技术，将预期值与当前变量的值比较(compare)，如果相等则使用新值替换(swap)当前变量，否则不作操作；

现代CPU已广泛支持CAS指令，如果不支持，那么JVM将使用自旋锁，与互斥锁一样，两者都需先获取锁才能访问共享资源，但互斥锁会导致线程进入睡眠，而自旋锁会一直循环等待直到获取锁；

另外，有一点需要注意的是CAS操作中的ABA问题，即将预期值与当前变量的值比较的时候，即使相等也不能保证变量没有被修改过，因为变量可能由A变成B再变回A,解决该问题，可以给变量增加一个版本号，每次修改变量时版本号自增，比较的时候，同时比较变量的值和版本号即可；

Atomic包主要提供四种原子更新方式

原子方式更新基本类型；
原子方式更新数组；
原子方式更新引用；
原子方式更新字段；

原子方式更新基本类型

以下三个类是以原子方式更新基本类型

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

以AtomicInteger为例，

package concurrency;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class AtomicIntegerTest {static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);public static void main(String[] args) {//相当于i++,返回的是旧值,看方法名就知道，先获取再自增
        System.out.println(ai.getAndIncrement());System.out.println(ai.get());//先自增，再获取
        System.out.println(ai.incrementAndGet());System.out.println(ai.get());//增加一个指定值，先add，再getSystem.out.println(ai.addAndGet(5));System.out.println(ai.get());//增加一个指定值,先get，再setSystem.out.println(ai.getAndSet(5));System.out.println(ai.get());}}

注意：Atomic包提供了三种基本类型的原子更新，剩余的Java的基本类型还有char，float和double等，其更新方式可以参考AtomicBoolean的思路来现，AtomicBoolean是把boolean转成整型再调用compareAndSwapInt进行CAS来实现的，类似的short和byte也可以转成整形，float和double可以利用Float.floatToIntBits，Double.doubleToLongBits转成整形和长整形进行相应处理；

原子方式更新数组

以下三个类是以原子方式更新数组，

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。

以AtomicIntegerArray为例，其方法与AtomicInteger很像，多了个数组下标索引；

package concurrency;import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;public class AtomicIntegerArrayTest {static int[] valueArr = new int[] { 1, 2 };//AtomicIntegerArray内部会拷贝一份数组static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(valueArr);public static void main(String[] args) {ai.getAndSet(0, 3);//不会修改原始数组valueSystem.out.println(ai.get(0));System.out.println(valueArr[0]);}}

原子方式更新引用

以下三个类是以原子方式更新引用，与其它不同的是，更新引用可以更新多个变量，而不是一个变量；

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。

以AtomicReference为例，

package concurrency;import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;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());}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;}}
}

原子方式更新字段

以下三个类是以原子方式更新字段，

AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型字段的更新器。
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，用于解决使用CAS进行原子更新时，可能出现的ABA问题。

以AtomicIntegerFieldUpdater为例，

package concurrency;import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;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;//注意需要用volatile修饰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;}}
}

参考资料

http://ifeve.com/java-atomic/

《JAVA并发编程实战》

转载于:https://www.cnblogs.com/chenpi/p/5375805.html

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