JDK源码——Atomic包（一）

包介绍

JDK的atomic包提供了一组原子类，用于多线程环境中的原子操作，确保线程安全和高性能。

Atomic包是Java在并发编程中的重要工具，它利用CAS（Compare-And-Swap）机制保证操作的原子性，同时避免了重量级锁的使用，提高了并发性能。Atomic包中的类通过底层处理器提供的原子指令实现，但不同的CPU架构可能提供的原子指令不同，有时可能需要某种形式的内部锁，因此不能绝对保证线程不被阻塞。

基本类型

AtomicInteger

提供了一种线程安全的方式来操作整数。

主要提供了以下方法：

1. getAndIncrement(): 获取当前值并自增，返回旧值。
2. get(): 获取当前值。
3. compareAndSet(int expect, int update): 如果当前值等于预期值（expect），则将其更新为新的值（update）。如果更新成功，返回 true；否则返回 false。
4. getAndSet(int newValue): 获取当前值并设置为指定的新值，返回旧值。
5. floatValue(): 将当前值转换为 float 类型。
6. getAndAdd(int delta): 获取当前值并加上指定的增量（delta），返回旧值。
7. getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction): 获取当前值并应用给定的一元操作函数（updateFunction），返回旧值。
8. intValue(): 将当前值转换为 int 类型。
9. getAndAccumulate(int x, IntBinaryOperator accumulatorFunction): 获取当前值并与给定的值（x）应用二元操作函数（accumulatorFunction），返回旧值。
10. toString(): 返回当前值的字符串表示形式。
11. lazySet(int newValue): 设置当前值为指定的新值，但不保证立即可见性，可能会延迟到下一次访问。
12. incrementAndGet(): 自增并返回新值。
13. accumulateAndGet(int x, IntBinaryOperator accumulatorFunction): 与给定的值（x）应用二元操作函数（accumulatorFunction）并返回结果。
14. decrementAndGet(): 自减并返回新值。
15. longValue(): 将当前值转换为 long 类型。
16. addAndGet(int delta): 增加指定的增量（delta）并返回新值。
17. doubleValue(): 将当前值转换为 double 类型。
18. weakCompareAndSet(int expect, int update): 类似于 compareAndSet，但如果当前值不等于预期值，它可能不会立即失败，而是尝试再次进行比较和设置。这在某些情况下可以提高性能，但可能导致不一致的结果。
19. updateAndGet(IntUnaryOperator updateFunction): 应用给定的一元操作函数（updateFunction）并返回结果。
20. set(int newValue): 设置当前值为指定的新值。

原理

1. 原子性操作：AtomicInteger使用CAS（比较替换）算法来实现其内部的值的原子性更新。CAS算法是硬件级别的原子操作，它可以在没有锁的情况下进行线程安全的更新。

2. Unsafe类：AtomicInteger的内部实现使用了Unsafe类的native方法，如compareAndSwapInt，这是一个底层的、高效的原子操作方法，它直接与操作系统和硬件交互，实现了原子性的保证。

/**
通过调用Unsafe.getUnsafe()方法获取Unsafe实例。Unsafe类提供了一些底层操作，可以直接访问对象和内存，绕过了Java的安全检查机制。

定义了一个静态常量valueOffset，用于存储字段"value"在内存中的偏移量。

在静态初始化块中，使用unsafe.objectFieldOffset方法获取字段"value"的偏移量。这个方法需要一个Field对象作为参数，因此需要先通过反射获取AtomicInteger类的"value"字段。

如果获取偏移量的过程中发生异常（例如找不到字段），则抛出一个Error。

**/
  private static final Unsafe