Java从JDK1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包，方便程序员在多线程环境下，无锁的进行原子操作。原子变量的底层使用了处理器提供的原子指令，但是不同的CPU架构可能提供的原子指令不一样，也有可能需要某种形式的内部锁，所以该方法不能绝对保证线程不被阻塞。

文章目录

原子操作类简介
juc.atomic子包的结构层次
原子更新基本类型
- 常用方法
- AtomicInteger使用实例
原子更新数组类型
- 常用方法
- AtomicIntegerArray使用实例
原子更新引用类型
- 常用方法
- AtomicReference使用实例
原子更新字段类型
- 常用方法
- AtomicIntegerFieldUpdater使用实例
本文小结

原子操作类简介

在并发编程中很容易出现并发安全的问题，有一个很简单的例子就是多线程更新变量count,比如多个线程执行count++操作，就有可能获取不到正确的值，而这个问题，最常用的方法是通过Synchronized进行控制来达到线程安全的目的。但是由于synchronized是采用的是悲观锁策略，并不是特别高效的一种解决方案。实际上，在J.U.C下的atomic包提供了一系列的操作简单，性能高效，并能保证线程安全的类去更新基本类型变量，数组元素，引用类型以及更新对象中的字段类型。atomic包下的这些类都是采用的是乐观锁策略去原子更新数据，在java中则是使用CAS操作具体实现。CAS的实现需要硬件指令集的支撑，在JDK1.5后虚拟机才可以使用处理器提供的CMPXCHG指令实现。

juc.atomic子包的结构层次

juc.atomic子包结构及包含的类如下

原子更新基本类型

常用方法

atomic包提高原子更新基本类型的工具类，主要有这些：

AtomicBoolean：以原子更新的方式更新boolean；
AtomicInteger：以原子更新的方式更新Integer;
AtomicLong：以原子更新的方式更新Long；

以AtomicInteger为例看下JDK8源码中提供的方法

列举几个常用的方法：

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
int incrementAndGet()：以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增后的值
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

AtomicInteger使用实例

package cn.wideth.util;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class Main {private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(10);public static void main(String[] args) {System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());System.out.println(atomicInteger.get());}}

运行结果

原子更新数组类型

常用方法

通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下3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

以AtomicIntegerArray为例看下JDK8源码中提供的方法

常用方法

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

AtomicIntegerArray使用实例

package cn.wideth.util;import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;public class Main {private static int[] array = new int[]{1, 2, 3};private static AtomicIntegerArray integerArray = new AtomicIntegerArray(array);public static void main(String[] args) {//对数组中索引为1的位置的元素加10int result = integerArray.getAndAdd(1, 10);System.out.println(result);System.out.println(integerArray.get(1));}}

运行结果

原子更新引用类型

常用方法

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

以AtomicReference为例看下JDK8源码中提供的方法

AtomicReference使用实例

package cn.wideth.util;import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;public class Main {private static AtomicReference<User> reference = new AtomicReference<>();public static void main(String[] args) {User user1 = new User("hello", 20);reference.set(user1);User user2 = new User("world",30);User user = reference.getAndSet(user2);System.out.println(user);System.out.println(reference.get());}static class User {private String name;private int age;public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"userName='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}}
}

运行结果

原子更新字段类型

常用方法

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。

使用注意事项：

第一：因为原子更新字段类都是抽象类，每次使用的时候必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类和属性
第二：更新类的字段（属性）必须使用public volatile修饰符

以AtomicIntegerFieldUpdater为例看下JDK8源码中提供的方法

AtomicIntegerFieldUpdater使用实例

package cn.wideth.util;import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;public class Main {private static AtomicIntegerFieldUpdater updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class,"age");public static void main(String[] args) {User user = new User("a", 10);int oldValue = updater.getAndAdd(user, 5);System.out.println(oldValue);System.out.println(updater.get(user));}static class User {private String name;public volatile int age;public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"userName='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}}
}

运行结果

本文小结

在Atomic包里一共有12个类，四种原子更新方式，分别是原子更新基本类型，原子更新数组，原子更新引用和原子更新字段。Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类。分别介绍各种更新方式的常见方法，以及实例实现。

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Atomic包的4种类型详解

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常用方法

AtomicInteger使用实例

原子更新数组类型

常用方法

AtomicIntegerArray使用实例

原子更新引用类型

常用方法

AtomicReference使用实例

原子更新字段类型

常用方法

AtomicIntegerFieldUpdater使用实例

本文小结

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