Atomic 原子操作类包

Atomic包 主要是在多线程环境下，无锁的进行原子操作。核心操作是基于UnSafe类实现的CAS方法

CAS

CAS: compareAndSwap ：传入两个值：期望值和新值，判断原有值与期望值相等，则给其赋新值，否则不做任何操作。

CAS硬件支持

现代的CPU提供了特殊的指令，可以自动更新共享数据，而且能够检测到其他线程的干扰。

Atomic源码

以AtomicInteger为例(AtomicBoolean也是把boolen转为int)

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {

//序列化相关

private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;

//Unsafe类

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

//内存地址偏移量

private static final long valueOffset;

static {

try {

valueOffset = unsafe.objectFieldOffset

(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));

} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }

}

//value值，因为无锁使用volatile保证线程加载到最新的值

private volatile int value;

//初始化

public AtomicInteger(int initialValue) {

value = initialValue;

}

public AtomicInteger() {

}

//获取当前值

public final int get() {

return value;

}

//赋值

public final void set(int newValue) {

value = newValue;

}

//延迟赋值，不保证新的赋值能立即被其他线程获取到

public final void lazySet(int newValue) {

unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);

}

//返回旧值并赋新值

public final int getAndSet(int newValue) {

for (;;) {// 等同于while(true)

int current = get();//获取旧值

if (compareAndSet(current, newValue))//以CAS方式赋值，直到成功返回

return current;

}

}

//对比期望值与value，不同返回false。相同将update赋给value 返回true

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {

return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);

}

//与compareAndSet实现相同(可能为了以后更改)

public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {

return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);

}

//自增 i++

public final int getAndIncrement() {

for (;;) {

int current = get();

int next = current + 1;

if (compareAndSet(current, next))

return current;

}

}

//自减 i--

public final int getAndDecrement() {

for (;;) {

int current = get();

int next = current - 1;

if (compareAndSet(current, next))

return current;

}

}

//自定义增量数

public final int getAndAdd(int delta) {

for (;;) {

int current = get();

int next = current + delta;

if (compareAndSet(current, next))

return current;

}

}

//++i 返回自增后的值

public final int incrementAndGet() {

for (;;) {

int current = get();

int next = current + 1;

if (compareAndSet(current, next))

return next;

}

}

//--i 返回减少后的值

public final int decrementAndGet() {

for (;;) {

int current = get();

int next = current - 1;

if (compareAndSet(current, next))

return next;

}

}

//返回加上delta后的值

public final int addAndGet(int delta) {

for (;;) {

int current = get();

int next = current + delta;

if (compareAndSet(current, next))

return next;

}

}

/**

* Returns the String representation of the current value.

* @return the String representation of the current value.

*/

public String toString() {

return Integer.toString(get());

}

public int intValue() {

return get();

}

public long longValue() {

return (long)get();

}

public float floatValue() {

return (float)get();

}

public double doubleValue() {

return (double)get();

}

}

CAS的ABA问题

ABA问题：有两个线程，x线程读取值为A ，y线程读取值为A 并赋值为B,B线程再修改会A，此时x线程以A为旧值并赋新值仍然是成功的，

因为线程x不知道变量值经过A->B->A的修改。

AtomicStampedReference 解决ABA问题

先看看如何使用：

AtomicStampedReference asr= new AtomicStampedReference(1,0);

int stamp= asr.getStamp();

System.out.println(asr.compareAndSet(1,2,stamp,stamp+1));//true

System.out.println(asr.compareAndSet(2,1,stamp,stamp+1));//false

System.out.println(asr.compareAndSet(1,1,stamp+1,stamp+2));//false

System.out.println(asr.getReference());//2

对比AtomicInteger，可见AtomicStampedReference的构造函数多了一个参数、compareAndSet方法多了两个参数，看一下源码：

//对比AtomicInteger构造函数多了stamp参数

public AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp) {

pair = Pair.of(initialRef, initialStamp);

}

private static class Pair {

final T reference;

final int stamp;

private Pair(T reference, int stamp) {

this.reference = reference;

this.stamp = stamp;

}

static Pair of(T reference, int stamp) {

return new Pair(reference, stamp);

}

}

//对比AtomicInteger value由int 改为Pair

private volatile Pair pair;

public boolean compareAndSet(V expectedReference,

V newReference,

int expectedStamp,

int newStamp) {

Pair current = pair;

return

expectedReference == current.reference && //判断期望值与旧值是否相同

expectedStamp == current.stamp && //判断期望版本戳与旧版本戳是否相同

((newReference == current.reference &&

newStamp == current.stamp) || //如果值和戳没变化不执行下一行cas赋值代码

casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));//cas赋值代码

}

//还是调用unsafe类

private boolean casPair(Pair cmp, Pair val) {

return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, pairOffset, cmp, val);

}

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