并发编程原理与实战（二十八）深入无锁并发演进，AtomicInteger核心API详解与典型场景举例

原创

已于 2025-09-12 23:24:22 修改 · 1.3k 阅读

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#java

于 2025-09-10 20:16:59 首次发布

无锁并发演进背景

随着系统高并发的压力越来越大，传统同步机制在高并发场景下的性能瓶颈和缺点可能会逐渐显露：

（1）性能损耗：synchronized等锁机制会导致线程阻塞和上下文切换，在高并发场景下性能损耗显著。
（2）锁粒度粗‌：锁通常需要保护整个代码块或方法，而实际可能只需保护单个变量的操作。
（3）易用性差‌：ReentrantLock等锁，开发者需手动管理锁的获取与释放，易引发死锁或锁竞争。

现代CPU提供原子指令（如CAS），允许无锁实现线程安全操作，原子类由此诞生，原子类基于CAS实现非阻塞同步，避免线程阻塞。原子类是Java为平衡性能与线程安全在并发编程领域的重要演进，其设计初衷是提供更轻量、高效的同步方案。接下来我们就对java中的原子类进行学习。

原子类的基本概念

原子类（Atomic Classes）之所以被称为“原子类”，源于其操作具备‌不可分割性‌的原子特性。原子类的方法（如incrementAndGet()、compareAndSet()）能够确保在多线程环境下，对共享变量的操作‌要么完全执行，要么完全不执行‌，调用这些方法就像调用一个加了synchronized的方法一样，不会被其他线程干扰或观察到中间状态。

jdk1.5之后引入了原子类，Java并发包（java.util.concurrent.atomic）中的原子类的类名均以Atomic前缀标识（如AtomicInteger），明确其线程安全且不可分割的操作语义，开发者一眼就可以理解其用途。

在这里插入图片描述

核心原子类详解

从上图可以看出，int、long、boolean这三种数据类型提供了对应的AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean原子类型，这三个是核心的原子类型。下面我们来详细学习下这三个原子类的核心api方法。

认识AtomicInteger类

/**
 * An {@code int} value that may be updated atomically.  See the
 * {@link VarHandle} specification for descriptions of the properties
 * of atomic accesses. An {@code AtomicInteger} is used in
 * applications such as atomically incremented counters, and cannot be
 * used as a replacement for an {@link java.lang.Integer}. However,
 * this class does extend {@code Number} to allow uniform access by
 * tools and utilities that deal with numerically-based classes.
 *
 * @since 1.5
 * @author Doug Lea
 */
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
   
   
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
...
}

一个可以原子更新的整数值，常用于需要原子递增的计数器等场景，但不能作为java.lang.Integer的替代品。不过，该类继承了Number，以便工具和实用程序能够以统一的方式处理基于数值的类。（Number是java.lang包中的抽象类，作为所有数值包装类的父类，提供统一的数值转换接口）。

初始化与值操作方法

（1）AtomicInteger(int initialValue)

/**
 * Creates a new AtomicInteger with the given initial value.
 *
 * @param initialValue the initial value
 */
public AtomicInteger(int initialValue) {
   
   
    value = initialValue;
}

/**
 * Creates a new AtomicInteger with initial value {@code 0}.
 */
public AtomicInteger() {
   
   
}

提供了两个创建AtomicInteger对象的构造函数，可以根据给定的整型值创建AtomicInteger对象，或者创建初始值为0的AtomicInteger对象。

（2）set(int newValue)

/**
 * Sets the value to {@code newValue},
 * with memory effects as specified by {@link VarHandle#setVolatile}.
 *
 * @param newValue the new value
 */
public final void set(int newValue) {
   
   
    value = newValue;
}

调用该方法强制更新AtomicInteger对象的值（立即可见）。

（3）lazySet(int newValue)

/**
 * Sets the value to {@code newValue},
 * with memory effects as specified by {@link VarHandle#setRelease}.
 *
 * @param newValue the new value
 * @since 1.6
 */
public final void lazySet(int newValue) {
   
   
    U.putIntRelease(this, VALUE, newValue);
}

调用该方法会延迟更新AtomicInteger对象的值（不保证立即可见）。

（4）int get()

/**
 * Returns the current value,
 * with memory effects as specified by {@link VarHandle#getVolatile}.
 *
 * @return the current value
 */
public final int get() {
   
   
    return value