AtomicReference原子性引用

AtomicReference

AtomicReference类提供了一个可以原子读写的对象引用变量。原子意味着尝试更改相同AtomicReference的多个线程（例如，使用比较和交换操作）不会使AtomicReference最终达到不一致的状态。 AtomicReference甚至有一个先进的compareAndSet（）方法，它可以将引用与预期值（引用）进行比较，如果它们相等，则在AtomicReference对象内设置一个新的引用。

AtomicStampReference 安全的修改一个变量的值

package com.keytech.task;import org.junit.platform.commons.logging.LoggerFactory;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;/*** @className: AtomicIntegerTest* @description: TODO 类描述* @author: mac* @date: 2020/12/29**///线程安全public class AtomicIntegerTest {private static AtomicReference<Integer> count=new AtomicReference<>(0);public static void main(String[] args) {//如果期望值是0,则修改成2count.compareAndSet(0, 2); //ok//如果期望值是1,则修改成4count.compareAndSet(1, 4); //no ok//如果期望值是2,则修改成8count.compareAndSet(2, 8); //okSystem.out.println(count.get());}
}//输出8

如果`AtomicReference<T>`中`T`是一个自定义的对象,线程安全?

public class AtomicReference<V> implements java.io.Serializable {private static final long serialVersionUID = -1848883965231344442L;private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();private static final long valueOffset;static {try {valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicReference.class.getDeclaredField("value"));} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }}private volatile V value;/*** Creates a new AtomicReference with the given initial value.** @param initialValue the initial value*/public AtomicReference(V initialValue) {value = initialValue;}/*** Creates a new AtomicReference with null initial value.*/public AtomicReference() {}/*** 不需要安全防护*/public final V get() {return value;}/*** 设值值不需要进行对象安全防护*/public final void set(V newValue) {value = newValue;}/*** 很明显调用的是csa操作* 比较对象是否相同，进行设值* 设值成功返回true，否则返回false*/public final boolean compareAndSet(V expect, V update) {return unsafe.compareAndSwapObject(this, valueOffset, expect, update);}/*** 设置新的值并且返回旧的值* 原子操作*/@SuppressWarnings("unchecked")public final V getAndSet(V newValue) {return (V)unsafe.getAndSetObject(this, valueOffset, newValue);}
}

compareAndSet采用CAS保证并发

AtomicReference 所提供的某些方法可以进行原子性操作，如compareAndSet、getAndSet，这仅仅是对引用进行原子性操作

AtomicReference 不能保证对象中若存在属性值修改是线程安全的，如假设引用对象是person，修改person中name和age，多个线程同时从引用中获得对象，并进行修改，会出现线程不安全情况。下面我们通过代码来验证一下这条结论。

`AtomicReference`不安全的修改自定义对象属性的值

package com.keytech.task;import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;/*** @className: AtomicReferenceTest* @description: TODO 类描述* @author: mac* @date: 2020/12/29**/
public class AtomicReferenceTest {private static Integer clientTotal=5000;private static Integer threadTotal=200;private static Rumenz rumenz=new Rumenz(0,0);private static AtomicReference<Rumenz> rumenzReference=new AtomicReference<>(rumenz);public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {final  Integer n=i;executorService.execute(()->{try{semaphore.acquire();update(n);semaphore.release();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}});}executorService.shutdown();System.out.println("rumenzReference="+rumenzReference.get().getAge());System.out.println("rumenzReference="+rumenzReference.get().getName());}//如果线程安全的话，age的值和name的值是一致的//如果线程不安全的话，age的值和name是不一样的。private static void update(int i){rumenzReference.get().setAge(rumenzReference.get().getAge()+i);rumenzReference.get().setName(rumenzReference.get().getName()+i);}
}class Rumenz{private Integer age;private Integer name;public Rumenz(Integer age, Integer name) {this.age = age;this.name = name;}public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}public Integer getName() {return name;}public void setName(Integer name) {this.name = name;}
}

在低并发情况下可以得到正确的结果,但是高并发情况下就会出现差异.因为自定义的对象在访问时用的是set,get没有CAS,所以导致线程不安全.

通过`AtomicintegerFieldUpdater`安全的修改自定义对象

atomic包中提供AtomicReferenceFieldUpdater、AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater，原子性的更新某一个类实例的指定的某一个字段.

AtomicIntegerFieldUpdater

通过CAS修改变量值

package com.keytech.task;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;/*** @className: AtomicIntegerFieldUpdaterTest* @description: TODO 类描述* @author: mac* @date: 2020/12/29**/
public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {private static AtomicIntegerFieldUpdater<AtomicIntegerFieldUpdaterTest> upCount=AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AtomicIntegerFieldUpdaterTest.class,"count");public int getCount() {return count;}public volatile int count=100;public static void main(String[] args) {AtomicIntegerFieldUpdaterTest obj=new AtomicIntegerFieldUpdaterTest();if(upCount.compareAndSet(obj,100,200)){System.out.println("修改成功"+obj.getCount());}if(upCount.compareAndSet(obj,100,200)){System.out.println("修改成功");}else{System.out.println("修改失败");}}
}//修改成功200
//修改失败

`AtomicIntegerFieldUpdater`源码分析

public abstract class AtomicIntegerFieldUpdater<T> {/**** @param tclass 持有某字段的类* @param fieldName 字段名字*/@CallerSensitivepublic static <U> AtomicIntegerFieldUpdater<U> newUpdater(Class<U> tclass,String fieldName)     {return new AtomicIntegerFieldUpdaterImpl<U>(tclass, fieldName, Reflection.getCallerClass());}/*** 原子性设置*/public int getAndSet(T obj, int newValue) {int prev;do {prev = get(obj);} while (!compareAndSet(obj, prev, newValue));return prev;}private static class AtomicIntegerFieldUpdaterImpl<T>extends AtomicIntegerFieldUpdater<T> {private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();private final long offset;private final Class<T> tclass;private final Class<?> cclass;AtomicIntegerFieldUpdaterImpl(final Class<T> tclass,final String fieldName,final Class<?> caller) {final Field field;final int modifiers;try {field = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction<Field>() {public Field run() throws NoSuchFieldException {//字段不存在会抛异常return tclass.getDeclaredField(fieldName);}});//检查访问级别modifiers = field.getModifiers();sun.reflect.misc.ReflectUtil.ensureMemberAccess(caller, tclass, null, modifiers);ClassLoader cl = tclass.getClassLoader();ClassLoader ccl = caller.getClassLoader();if ((ccl != null) && (ccl != cl) &&((cl == null) || !isAncestor(cl, ccl))) {sun.reflect.misc.ReflectUtil.checkPackageAccess(tclass);}} catch (PrivilegedActionException pae) {throw new RuntimeException(pae.getException());} catch (Exception ex) {throw new RuntimeException(ex);}Class<?> fieldt = field.getType();//必须是intif (fieldt != int.class)throw new IllegalArgumentException("Must be integer type");//必须用volatile修饰if (!Modifier.isVolatile(modifiers))throw new IllegalArgumentException("Must be volatile type");this.cclass = (Modifier.isProtected(modifiers) &&caller != tclass) ? caller : null;this.tclass = tclass;//用Unsafe里的那一坨方法去原子更新offset = unsafe.objectFieldOffset(field);}}
}

AtomicIntegerFieldUpdater线程安全的更新自定义对象的属性值

package com.keytech.task;import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;
/*** @className: AtomicReferenceTest* @description: TODO 类描述* @author: mac* @date: 2020/12/29**/
public class AtomicReferenceTest {private static Integer clientTotal=5000;private static Integer threadTotal=200;public static Rumenz rumenz=new Rumenz(0,0);public static AtomicIntegerFieldUpdater<Rumenz> rumenzReferenceAge= AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Rumenz.class,"age");private static AtomicIntegerFieldUpdater<Rumenz> rumenzReferenceName= AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Rumenz.class,"name");public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();Semaphore semaphore=new Semaphore(threadTotal);for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {final  Integer n=i;executorService.execute(()->{try{semaphore.acquire();update(n);semaphore.release();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}});}executorService.shutdown();System.out.println("rumenzReference="+ rumenz.getAge());System.out.println("rumenzReference="+ rumenz.getName());}public static void update(int i){rumenzReferenceAge.incrementAndGet(rumenz);rumenzReferenceName.incrementAndGet(rumenz);}
}class Rumenz{//必须加volatile 如果是整数不能写包装类型:如不能为Integerpublic volatile  int age;public volatile  int name;public Rumenz(Integer age, Integer name) {this.age = age;this.name = name;}public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}public Integer getName() {return name;}public void setName(Integer name) {this.name = name;}
}//rumenzReference=5000
//rumenzReference=5000

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