【转载】AtomicInteger原理分析

前言

AtomicInteger的本质：自旋锁+CAS原子操作+volatile

一、源码分析

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
 
    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;
 
    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
 
    private volatile int value;

使用Unsafe类，定义偏移量 valueOffset，类加载就初始化。用于原子操作CAS。

Unsafe类使Java拥有了像C语言的指针一样操作内存空间的能力，同时也带来了指针的问题。

AtomicInteger的本质 int value，私有的

这里要注意使用了volatile修饰，volatile 关键字

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JDK1.7及以前

public final int incrementAndGet() {
    //自旋锁
    for (;;) {
        //获取volatitle修饰的变量，最新的主存值
        int current = get();
        //理论上自增值
        int next = current + 1;        
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}
 
 
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

1. 获取volatitle修饰的变量，最新的主存值
2. value+1作为自增值
3. compare value是否就是主存值，是，set next，return next；否，循环下一次

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JDK1.8及以后

/**
 * Atomically increments by one the current value.
 *
 * @return the updated value
 */
public final int incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}

下面看getAndAddInt方法

    public final int getAndAddInt(Object obj, long valueOffset, int delta) {
        int expect;
        //自旋
        do {
            //获取主存的值
            expect = this.getIntVolatile(obj, valueOffset);
        //CAS操作
        } while(!this.compareAndSwapInt(obj, valueOffset, expect, expect + delta));
 
        //返回旧值
        return expect;
    }

封装了自旋锁
直接封装unsafe方法中了，保证原子性，unsafe是JDK私有的我们不能调用

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二、优缺点

1、AtomicInteger的优点

• 乐观锁，性能较强，利用CPU自身的特性保证原子性，即CPU的指令集封装compare and swap两个操作为一个指令来保证原子性。
• 适合读多写少模式

2、缺点

• 自旋，消耗CPU性能，所以写的操作较多推荐sync
• 仅适合简单的运算，否则会产生ABA问题，自旋的时候，别的线程可能更改value，然后又改回来，此时需要加版本号解决，JDK提供了AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference解决ABA问题，提供基本数据类型和引用数据类型版本号支持

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