向Java添加@atomic操作

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原子操作如何在Java中工作，OpenJDK / Hotspot中是否存在可以转换为原子的当前替代方法。

反馈

在我以前的文章中，对可变字段进行原子操作。有人指出，无论好意如何，“修复”先前的行为都不太可能继续进行。

替代方法是添加@atomic注释。这样做的好处是仅适用于新代码，而不会冒险破坏旧代码。

注意：故意使用小写字母，因为它*不*遵循当前的编码约定。

原子操作

任何带有@atomic列出的字段都将使整个表达式具有原子性。非易失性和非原子性变量可以在开始时读取，或者在表达式完成后进行设置。该表达式本身可能需要在某些平台，CAS操作或TSX上锁定，具体取决于CPU技术。

如果仅读取字段，或者也只写入一个字段，则该字段与volatile相同。

原子布尔

当前，AtomicBoolean使用4个字节，外加一个对象标头，并带有可能的填充（以及引用）。如果该字段是内联的，则可能看起来像这样

@atomic boolean flag;
// toggle the flag.
this.flag = !this.flag;

但是如何运作？并非所有平台都支持1字节原子操作，例如Unsafe确实具有1字节CAS操作。这可以通过掩膜来完成。

// possible replacement.
while(true) {int num = Unsafe.getUnsafe().getVolatileInt(this, FLAG_OFFSET & ~3); // word align the access.int value ^= 1 << ~(0xFF << (FLAG_OFFSET & 3) * 8) ;if (Unsafe.getUnsafe().compareAndSwapInt(this, FLAG_OFFSET & ~3, num, value))break;
}

原子双

不支持的类型是AtomicDouble，但这是AtomicLong的变体。考虑这个例子。

@atomic double a = 1;
volatile double b = 2;a += b;

今天如何实施？

while(true) {double _b = Unsafe.getUnsafe().getVolatileDouble(this, B_OFFSET);double _a = Unsafe.getUnsafe().getVolatileDouble(this, A_OFFSET);long aAsLong = Double.doubleToRawLongBits(_a);double _sum = _a + _b;long sumAsLong = Double.doubleToRawLongBits(_a);if (Unsafe.getUnsafe().compareAndSwapLong(this, A_OFFSET, aAsLong, sumAsLong))break;
}

两个原子场

使用Intel TSX，您可以将硬件事务包装在多个字段中，但是如果没有TSX，该事务是否仍可以完成而无需求助于锁。

@atomic int a = 1, b = 2;a += b * (b % 2 == 0 ? 2 : 1);

如果字段在一起，仍然可以使用CAS来完成。计划执行CAS2操作以检查两个64位值。现在，此示例将使用两个4字节值。

assert A_OFFSET + 4 == B_OFFSET;
while(true) {long _ab = Unsafe.getUnsafe().getVolatileLong(this, A_OFFSET);int _a = getLowerInt(_ab);int _b = getHigherInt(_ab);int _sum = _a + _b * (_b % 2 == 0 ? 2 : 1);int _sum_ab = setLowerIntFor(_ab, _sum);if (Unsafe.getUnsafe().compareAndSwapLong(this, A_OFFSET, _ab, _sum_ab))break;
}

注意：此操作可以原子方式处理a或b或两者的更改。

原子参考

对不可变对象（例如BigDecimal）的常见用例操作。

@atomic BigDecimal a;
BigDecimal b;a = a.add(b);

可以在具有CompressedOops或32位JVM的系统上以这种方式实现。

BigDecimal _b = this.b;
while(true) {BigDecimal _a = (BigDecimal) Unsafe.getUnsafe().getVolatileObject(this, A_OFFSET);BigDecimal _sum = _a.add(_b);if (Unsafe.getUnsafe().compareAndSwapLong(this, A_OFFSET, _a, _sum))break;
}

更复杂的例子

对于您的平台，总会有一些例子过于复杂。在带有TSX或HotSpot支持的系统的系统上，它们可能很好，但是您需要回退。

@atomic long a, b, c, d;a = (b = (c = d + 4) +  5 ) + 6;

当前不支持此功能，因为它在一个表达式中设置了多个long值。但是，回退可能是使用现有的锁。

synchronized(this) {a = (b = (c = d + 4) +  5 ) + 6;
}

结论

通过添加注释，我们可以在常规字段中添加原子操作，而无需更改语法。这将是对语言的自然扩展，而不会破坏向后的可比性。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2014/07/adding-atomic-operations-to-java.html