详解Java中的原子操作

最新推荐文章于 2025-06-24 23:12:02 发布

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第1章：什么是原子操作

大家好，我是小黑，面试中一个经常被提起的话题就是“原子操作”。那么，到底什么是原子操作呢？在编程里，当咱们谈论“原子操作”时，其实是指那些在执行过程中不会被线程调度机制打断的操作。这种操作要么完全执行，要么完全不执行，没有中间状态。这就像是化学里的原子，不可分割，要么存在，要么不存在。

举个简单的例子，想象一下，小黑在网上银行转账给朋友。这个操作要么完整完成——钱从小黑的账户转到朋友账户，要么根本就不发生——钱还在小黑的账户里。如果转账过程中出现问题，系统不会说“转了一半的钱”，要么就是全转了，要么就是一分没转。这就是原子操作的一个生活实例。

在Java中，原子操作尤为重要，尤其是在多线程环境中。想象一下，如果小黑在操作一个共享变量时，这个操作被其他线程打断，那会发生什么？可能会导致数据不一致，或者更糟糕的情况。因此，保证操作的原子性在并发编程中是非常重要的。

第2章：Java中原子操作的基础

要理解Java中的原子操作，首先得了解一下Java内存模型（JMM）。简单来说，JMM是一种抽象的概念，它描述了Java在内存中如何存储共享变量以及这些变量如何在多线程间交互。JMM定义了线程和主内存之间的关系，以及如何通过同步来保证共享变量的可见性和顺序性。

在多线程环境中，每个线程都有自己的工作内存，用于存储使用中的共享变量的副本。当线程对这些变量进行读写操作时，它们实际上是在操作这些副本。只有通过同步操作，这些变量的值才会真正地在主内存和工作内存间传递。

那么，原子操作和JMM有什么关系呢？原子操作保证了在单个操作中，变量的读取、修改和写回都是不可分割的。这就确保了即使在多线程环境中，这些操作也能保持一致性和正确性。

让咱们来看一个简单的Java代码示例，展示非原子操作的问题：

java

复制代码

public class Counter { private int count = 0; public void increment() { count++; // 非原子操作 } public int getCount() { return count; } }

在这个例子中，count++看似是一个简单的操作，但实际上它包含了三个步骤：读取count的值，增加1，然后写回新的值。在多线程环境中，如果两个线程同时执行increment()方法，它们可能读到同一个count值，结果就是count只增加了1，而不是2。这就是非原子操作可能带来的问题。