原子类和 synchronized 关键字都可以用来保证线程安全，在本课时中，我们首先分别用原子类和 synchronized 关键字来解决一个经典的线程安全问题，给出具体的代码对比，然后再分析它们背后的区别。

代码对比
首先，原始的线程不安全的情况的代码如下所示：

复制代码
public class Lesson42 implements Runnable {

static int value = 0;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable runnable = new Lesson42();
Thread thread1 = new Thread(runnable);
Thread thread2 = new Thread(runnable);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println(value);
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
value++;
}
}
}
在代码中我们新建了一个 value 变量，并且在两个线程中对它进行同时的自加操作，每个线程加 10000 次，然后我们用 join 来确保它们都执行完毕，最后打印出最终的数值。

因为 value++ 不是一个原子操作，所以上面这段代码是线程不安全的所以代码的运行结果会小于 20000，例如会输出 14611 等各种数字。

我们首先给出方法一，也就是用原子类来解决这个问题，代码如下所示：

复制代码
public class Lesson42Atomic implements Runnable {

static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable runnable = new Lesson42Atomic();
Thread thread1 = new Thread(runnable);
Thread thread2 = new Thread(runnable);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println(atomicInteger.get());
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
atomicInteger.incrementAndGet();
}
}
}
用原子类之后，我们的计数变量就不再是一个普通的 int 变量了，而是 AtomicInteger 类型的对象，并且自加操作也变成了 incrementAndGet 法。由于原子类可以确保每一次的自加操作都是具备原子性的，所以这段程序是线程安全的，所以以上程序的运行结果会始终等于 20000。

下面我们给出方法二，我们用 synchronized 来解决这个问题，代码如下所示：

复制代码
public class Lesson42Syn implements Runnable {

static int value = 0;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable runnable = new Lesson42Syn();
Thread thread1 = new Thread(runnable);
Thread thread2 = new Thread(runnable);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println(value);
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
synchronized (this) {
value++;
}
}
}
}

它与最开始的线程不安全的代码的区别在于，在 run 方法中加了 synchronized 代码块，就可以非常轻松地解决这个问题，由于 synchronized 可以保证代码块内部的原子性，所以以上程序的运行结果也始终等于 20000，是线程安全的。

方案对比

、
下面我们就对这两种不同的方案进行分析。

第一点，我们来看一下它们背后原理的不同。

synchronized 背后的 monitor 锁，也就是 synchronized 原理，同步方法和同步代码块的背后原理会有少许差异，但总体思想是一致的：在执行同步代码之前，需要首先获取到 monitor 锁，执行完毕后，再释放锁。

原子类，它保证线程安全的原理是利用了 CAS 操作。从这一点上看，虽然原子类和 synchronized 都能保证线程安全，但是其实现原理是大有不同的。

第二点不同是使用范围的不同。

对于原子类而言，它的使用范围是比较局限的。因为一个原子类仅仅是一个对象，不够灵活。而 synchronized 的使用范围要广泛得多。比如说 synchronized 既可以修饰一个方法，又可以修饰一段代码，相当于可以根据我们的需要，非常灵活地去控制它的应用范围。

所以仅有少量的场景，例如计数器等场景，我们可以使用原子类。而在其他更多的场景下，如果原子类不适用，那么我们就可以考虑用 synchronized 来解决这个问题。

第三个区别是粒度的区别。

原子变量的粒度是比较小的，它可以把竞争范围缩小到变量级别。通常情况下，synchronized 锁的粒度都要大于原子变量的粒度。如果我们只把一行代码用 synchronized 给保护起来的话，有一点杀鸡焉用牛刀的感觉。

第四点是它们性能的区别，同时也是悲观锁和乐观锁的区别。

因为 synchronized 是一种典型的悲观锁，而原子类恰恰相反，它利用的是乐观锁。所以，我们在比较 synchronized 和 AtomicInteger 的时候，其实也就相当于比较了悲观锁和乐观锁的区别。

从性能上来考虑的话，悲观锁的操作相对来讲是比较重量级的。因为 synchronized 在竞争激烈的情况下，会让拿不到锁的线程阻塞，而原子类是永远不会让线程阻塞的。不过，虽然 synchronized 会让线程阻塞，但是这并不代表它的性能就比原子类差。

因为悲观锁的开销是固定的，也是一劳永逸的。随着时间的增加，这种开销并不会线性增长。

而乐观锁虽然在短期内的开销不大，但是随着时间的增加，它的开销也是逐步上涨的。

所以从性能的角度考虑，它们没有一个孰优孰劣的关系，而是要区分具体的使用场景。在竞争非常激烈的情况下，推荐使用 synchronized；而在竞争不激烈的情况下，使用原子类会得到更好的效果。

值得注意的是，synchronized 的性能随着 JDK 的升级，也得到了不断的优化。synchronized 会从无锁升级到偏向锁，再升级到轻量级锁，最后才会升级到让线程阻塞的重量级锁。因此synchronized 在竞争不激烈的情况下，性能也是不错的，不需要“谈虎色变”。

--------------------------------Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别----

Adder 的介绍
我们要知道 Adder 和 Accumulator 都是 Java 8 引入的，是相对比较新的类。对于 Adder 而言，比如最典型的 LongAdder，我们在第 40 讲的时候已经讲解过了，在高并发下 LongAdder 比 AtomicLong 效率更高，因为对于 AtomicLong 而言，它只适合用于低并发场景，否则在高并发的场景下，由于 CAS 的冲突概率大，会导致经常自旋，影响整体效率。

而 LongAdder 引入了分段锁的概念，当竞争不激烈的时候，所有线程都是通过 CAS 对同一个 Base 变量进行修改，但是当竞争激烈的时候，LongAdder 会把不同线程对应到不同的 Cell 上进行修改，降低了冲突的概率，从而提高了并发性。

Accumulator 的介绍
那么 Accumulator 又是做什么的呢？Accumulator 和 Adder 非常相似，实际上 Accumulator 就是一个更通用版本的 Adder，比如 LongAccumulator 是 LongAdder 的功能增强版，因为 LongAdder 的 API 只有对数值的加减，而 LongAccumulator 提供了自定义的函数操作。

我这样讲解可能有些同学还是不太理解，那就让我们用一个非常直观的代码来举例说明一下，代码如下：

复制代码
public class LongAccumulatorDemo {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LongAccumulator accumulator = new LongAccumulator((x, y) -> x + y, 0);
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(8);
        IntStream.range(1, 10).forEach(i -> executor.submit(() -> accumulator.accumulate(i)));

Thread.sleep(2000);
System.out.println(accumulator.getThenReset());
}
}
在这段代码中：

首先新建了一个 LongAccumulator，同时给它传入了两个参数；
然后又新建了一个 8 线程的线程池，并且利用整形流也就是 IntStream 往线程池中提交了从 1 ~ 9 这 9 个任务；
之后等待了两秒钟，这两秒钟的作用是等待线程池的任务执行完毕；
最后把 accumulator 的值打印出来。
这段代码的运行结果是 45，代表 0+1+2+3+...+8+9=45 的结果，这个结果怎么理解呢？我们先重点看看新建的 LongAccumulator 的这一行语句：

复制代码
LongAccumulator accumulator = new LongAccumulator((x, y) -> x + y, 0);
在这个语句中，我们传入了两个参数：LongAccumulator 的构造函数的第一个参数是二元表达式；第二个参数是 x 的初始值，传入的是 0。在二元表达式中，x 是上一次计算的结果（除了第一次的时候需要传入），y 是本次新传入的值。

案例分析
我们来看一下上面这段代码执行的过程，当执行 accumulator.accumulate(1) 的时候，首先要知道这时候 x 和 y 是什么，第一次执行时， x 是 LongAccumulator 构造函数中的第二个参数，也就是 0，而第一次执行时的 y 值就是本次 accumulator.accumulate(1) 方法所传入的 1；然后根据表达式 x+y，计算出 0+1=1，这个结果会赋值给下一次计算的 x，而下一次计算的 y 值就是 accumulator.accumulate(2) 传入的 2，所以下一次的计算结果是 1+2=3。

我们在 IntStream.range(1, 10).forEach(i -> executor.submit(() -> accumulator.accumulate(i))); 这一行语句中实际上利用了整型流，分别给线程池提交了从 1 ~ 9 这 9 个任务，相当于执行了：

复制代码
accumulator.accumulate(1);
accumulator.accumulate(2);
accumulator.accumulate(3);
...
accumulator.accumulate(8);
accumulator.accumulate(9);
那么根据上面的这个推演，就可以得出它的内部运行，这也就意味着，LongAccumulator 执行了：

复制代码
0+1=1;
1+2=3;
3+3=6;
6+4=10;
10+5=15;
15+6=21;
21+7=28;
28+8=36;
36+9=45;
这里需要指出的是，这里的加的顺序是不固定的，并不是说会按照顺序从 1 开始逐步往上累加，它也有可能会变，比如说先加 5、再加 3、再加 6。但总之，由于加法有交换律，所以最终加出来的结果会保证是 45。这就是这个类的一个基本的作用和用法。

拓展功能
我们继续看一下它的功能强大之处。举几个例子，刚才我们给出的表达式是 x + y，其实同样也可以传入 x * y，或者写一个 Math.min(x, y)，相当于求 x 和 y 的最小值。同理，也可以去求 Math.max(x, y)，相当于求一个最大值。根据业务的需求来选择就可以了。代码如下：

复制代码
LongAccumulator counter = new LongAccumulator((x, y) -> x + y, 0);
LongAccumulator result = new LongAccumulator((x, y) -> x * y, 0);
LongAccumulator min = new LongAccumulator((x, y) -> Math.min(x, y), 0);
LongAccumulator max = new LongAccumulator((x, y) -> Math.max(x, y), 0);
这时你可能会有一个疑问：在这里为什么不用 for 循环呢？比如说我们之前的例子，从 0 加到 9，我们直接写一个 for 循环不就可以了吗？

确实，用 for 循环也能满足需求，但是用 for 循环的话，它执行的时候是串行，它一定是按照 0+1+2+3+...+8+9 这样的顺序相加的，但是 LongAccumulator 的一大优势就是可以利用线程池来为它工作。一旦使用了线程池，那么多个线程之间是可以并行计算的，效率要比之前的串行高得多。这也是为什么刚才说它加的顺序是不固定的，因为我们并不能保证各个线程之间的执行顺序，所能保证的就是最终的结果是确定的。

适用场景
接下来我们说一下 LongAccumulator 的适用场景。

第一点需要满足的条件，就是需要大量的计算，并且当需要并行计算的时候，我们可以考虑使用 LongAccumulator。

当计算量不大，或者串行计算就可以满足需求的时候，可以使用 for 循环；如果计算量大，需要提高计算的效率时，我们则可以利用线程池，再加上 LongAccumulator 来配合的话，就可以达到并行计算的效果，效率非常高。

第二点需要满足的要求，就是计算的执行顺序并不关键，也就是说它不要求各个计算之间的执行顺序，也就是说线程 1 可能在线程 5 之后执行，也可能在线程 5 之前执行，但是执行的先后并不影响最终的结果。

一些非常典型的满足这个条件的计算，就是类似于加法或者乘法，因为它们是有交换律的。同样，求最大值和最小值对于顺序也是没有要求的，因为最终只会得出所有数字中的最大值或者最小值，无论先提交哪个或后提交哪个，都不会影响到最终的结果。

引用：https://kaiwu.lagou.com/course/courseInfo.htm?courseId=16#/videoDetail?lessonId=281

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类）和 synchronized 的异同点？相关推荐

Java多线程学习二十六：原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的？
什么是原子类,以及它有什么作用. 在编程领域里,原子性意味着"一组操作要么全都操作成功,要么全都失败,不能只操作成功其中的一部分".而 java.util.concurrent.a ...
Java多线程学习二十八：原子类和 volatile 有什么异同？
原子类和 volatile 有什么异同案例说明 volatile 和原子类的异同我们首先看一个案例.如图所示,我们有两个线程. 在图中左上角可以看出,有一个公共的 boolean flag 标记位 ...
Java多线程学习二十七：AtomicInteger 在高并发下性能不好，如何解决？为什么？
AtomicInteger 在高并发下性能不好,如何解决?以及为什么会出现这种情况? 我们知道在 JDK1.5 中新增了并发情况下使用的 Integer/Long 所对应的原子类 AtomicInte ...
Java多线程学习二十：HashMap 为什么是线程不安全的
为什么 HashMap 是线程不安全的?而对于 HashMap,相信你一定并不陌生,HashMap 是我们平时工作和学习中用得非常非常多的一个容器,也是 Map 最主要的实现类之一,但是它自身并不具备 ...
Java多线程学习二十五：阻塞和非阻塞队列的并发安全原理||如何选择适合自己的阻塞队列？
阻塞和非阻塞队列的并发安全原理. 之前我们探究了常见的阻塞队列的特点,以 ArrayBlockingQueue 为例, 首先分析 BlockingQueue 即阻塞队列的线程安全原理,然后再看看它的兄 ...
Java多线程学习二十四：阻塞队列包含哪些常用的方法？add、offer、put 等方法的区别？
阻塞队列包含哪些常用的方法,以及 add,offer,put 等方法的区别. 在阻塞队列中有很多方法,而且它们都非常相似,所以非常有必要对这些类似的方法进行辨析,所以本课时会用分类的方式,和你一起,把 ...
Java多线程学习三十九：CAS 有什么缺点？
CAS 有哪几个主要的缺点. 首先,CAS 最大的缺点就是 ABA 问题. 决定 CAS 是否进行 swap 的判断标准是"当前的值和预期的值是否一致",如果一致,就认为在此期间这 ...
Java多线程学习二十二：为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树
为什么 Map 的桶中超过 8 个才转为红黑树? JDK 1.8 的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 都有这样一个特点:最开始的 Map 是空的,因为里面没有任何元素,往里放元 ...
Java多线程学习三十八：你知道什么是 CAS 吗
CAS 简介 CAS 其实是我们面试中的常客,因为它是原子类的底层原理,同时也是乐观锁的原理,所以当你去面试的时候,经常会遇到这样的问题"你知道哪些类型的锁"?你可能会回答&quo ...

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类）和 synchronized 的异同点？

我们首先给出方法一，也就是用原子类来解决这个问题，代码如下所示：

下面我们给出方法二，我们用 synchronized 来解决这个问题，代码如下所示：

方案对比

--------------------------------Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别----

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类）和 synchronized 的异同点？相关推荐

最新文章

热门文章

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类） 和 synchronized 的异同点？

我们首先给出方法一，也就是用原子类来解决这个问题，代码如下所示：

下面我们给出方法二，我们用 synchronized 来解决这个问题，代码如下所示：

方案对比

--------------------------------Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别----

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类） 和 synchronized 的异同点？相关推荐

最新文章

热门文章

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类）和 synchronized 的异同点？

Java多线程学习二十九：AtomicInteger（原子类）和 synchronized 的异同点？相关推荐