Java多线程:原子量

所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”，该操作不可再分，因此是线程安全的。

为何要使用原子变量呢，原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前，可以通过volatile、synchronized关键字来解决并发访问的安全问题，但这样太麻烦。

Java5之后，专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的类也很简单。

主要有：

AtomicBoolean

AtomicInteger

AtomicIntegerArray

AtomicIntegerFieldUpdater

AtomicLong

AtomicLongArray

AtomicLongFieldUpdater

AtomicMarkableReference

AtomicReference

AtomicReferenceArray

AtomicReferenceFieldUpdater

AtomicStampedReference

DoubleAccumulator

DoubleAdder

LongAccumulator

LongAdder

下面给出一个反面例子(切勿模仿)：

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

\* Java线程：新特征-原子量

*

\* @author leizhimin 2009-11-6 9:53:11

*/

publicclass Test {

publicstaticvoid main(String[] args) {

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000);

Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600);

Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700);

Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600);

Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300);

Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800);

//执行各个线程

pool.execute(t1);

pool.execute(t2);

pool.execute(t3);

pool.execute(t4);

pool.execute(t5);

pool.execute(t6);

//关闭线程池

pool.shutdown();

}

}

class MyRunnable implements Runnable {

private static AtomicLong aLong =new AtomicLong(10000); //原子量，每个线程都可以自由操作

private String name; //操作人

private int x; //操作数额

​ MyRunnable(String name, int x) {

​ this.name = name;

​ this.x = x;

​ }

​ public void run() {

​ System.out.println(name + "执行了" + x +"，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));

​ }

}

运行结果：

李四执行了3600，当前余额：13600

王五执行了2700，当前余额：16300

老张执行了600，当前余额：16900

老牛执行了1300，当前余额：18200

胖子执行了800，当前余额：19000

张三执行了2000，当前余额：21000

Process finished with exit code 0

张三执行了2000，当前余额：12000

王五执行了2700，当前余额：18300

老张执行了600，当前余额：18900

老牛执行了1300，当前余额：20200

胖子执行了800，当前余额：21000

李四执行了3600，当前余额：15600

Process finished with exit code 0

张三执行了2000，当前余额：12000

李四执行了3600，当前余额：15600

老张执行了600，当前余额：18900

老牛执行了1300，当前余额：20200

胖子执行了800，当前余额：21000

王五执行了2700，当前余额：18300

Process finished with exit code 0

从运行结果可以看出，虽然使用了原子量，但是程序并发访问还是有问题，那究竟问题出在哪里了？

这里要注意的一点是，原子量虽然可以保证单个变量在某一个操作过程的安全，但无法保证你整个代码块，或者整个程序的安全性。因此，通常还应该使用锁等同步机制来控制整个程序的安全性。

下面是对这个错误修正：

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

\* Java线程：新特征-原子量

*

\* @author leizhimin 2009-11-6 9:53:11

*/

publicclass Test {

publicstaticvoid main(String[] args) {

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

Lock lock = new ReentrantLock(false);

Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000,lock);

Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600,lock);

Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700,lock);

Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600,lock);

Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300,lock);

Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800,lock);

//执行各个线程

pool.execute(t1);

pool.execute(t2);

pool.execute(t3);

pool.execute(t4);

pool.execute(t5);

pool.execute(t6);

//关闭线程池

pool.shutdown();

}

}

class MyRunnableimplements Runnable {

privatestatic AtomicLong aLong =new AtomicLong(10000); //原子量，每个线程都可以自由操作

private String name; //操作人

privateint x; //操作数额

private Lock lock;

​ MyRunnable(String name, int x,Lock lock) {

​ this.name = name;

​ this.x = x;

​ this.lock = lock;

​ }

​ publicvoid run() {

​ lock.lock();

​ System.out.println(name + "执行了" + x +"，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));//原子操作仅仅是表示add这一个操作是原子的，这个复合操作却不一定

​ lock.unlock();

​ }

}

执行结果：

张三执行了2000，当前余额：12000

王五执行了2700，当前余额：14700

老张执行了600，当前余额：15300

老牛执行了1300，当前余额：16600

胖子执行了800，当前余额：17400

李四执行了3600，当前余额：21000

Process finished with exit code 0

这里使用了一个对象锁，来控制对并发代码的访问。不管运行多少次，执行次序如何，最终余额均为21000，这个结果是正确的。

有关原子量的用法很简单，关键是对原子量的认识，原子仅仅是保证变量操作的原子性，但整个程序还需要考虑线程安全的。