java中AtomicInteger的使用

AtomicInteger,命名带有Atomic,很明显本身是原子性。这个类常是线程安全,多用于高并发对数据的修改。
关于多线程原子性,也顺带回顾下可见性
原子性
原子性具有不可分割的特性。原子操作,具有原子性。比如 i=0属于原子操作,再比如i++,实际是i = i + 1,是可分割的,属于非原子操作。非原子操作不是线程安全,在多线程中经常使用sychronized同步成原子操作。AtomicInteger、AtomicLong等是原子操作,在java.util.concurrent.atomic下
可见性
可见性,是指线程之间的可见性,则一个线程能可见另一个线程的操作结果。经常用volatile修饰的变量,代表具有可见性。volatile不能保证它具有原子性,是非线性安全。

下面代码对比体现AtomicInteger原子性

public class TestAtomicInteger {
    static  int i = 0;
    static AtomicInteger a=new AtomicInteger(0);
    static class MyThread implements Runnable {
         synchronized public void run() {
            for (int m = 0; m < 1000; m++) {
                a.getAndIncrement();
                   i++;
            }
        }
    };

    public static void main(String[] args) throws Exception {
          MyThread m = new MyThread();
          Thread t1 = new Thread(m);
          Thread t2 = new Thread(m);
          t1.start();
          t2.start();
          System.out.println(i);
          System.out.println(a.get());
    }

}

加synchronized 输出结果
2000
2000
不加synchronized 输出结果
1986
2000
结果看出AtomicInteger是线程安全,是原子性的

下面分析下AtomicInteger源码:

//setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset;
private volatile int value;
static {
      try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
      } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

Unsafe类提供了硬件级别的原子操作,可以分配与释放内存,定位对象某字段的内存位置。源码注释是更新操作时提供“比较并替换”
valueOffset是用来记录内存地址偏移量
value被volatile修饰,更新操作时,当前线程可以拿到value最新的值

public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            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);
    }

int current = get();      这里可以获取value的最新值

unsafe.compareAndSwapInt();     使用unsafe的native方法,实现高效的硬件级别CAS   

转载于:https://www.cnblogs.com/chuangzhijian/p/7301212.html

<think>嗯,用户想了解Java中的AtomicInteger和AtomicReference的线程安全操作。首先,我需要回忆一下这两个类的用途和常见方法。AtomicInteger用于原子操作整数,而AtomicReference用于原子操作对象引用。 我应该先解释什么是原子操作,以及为什么需要它们。比如,多线程环境下,普通的变量操作可能因为线程切换导致数据不一致,而原子类通过CAS(比较并交换)机制保证操作的原子性。 接下来要分别介绍AtomicInteger和AtomicReference的常用方法。比如AtomicInteger的incrementAndGet()、getAndAdd()等方法。AtomicReference的compareAndSet()、updateAndGet()等方法。最好能给出代码示例,这样用户更清楚如何使用。 然后,需要比较这两个类的适用场景。比如AtomicInteger适合计数器,而AtomicReference适合需要原子更新对象引用的场景,比如单例模式或者状态机的状态转换。 可能用户还会关心性能问题,需要提到虽然原子类比锁更高效,但在高竞争情况下可能不如预期。另外,要注意ABA问题,特别是在使用AtomicReference时,可能需要加上版本号或者使用AtomicStampedReference。 用户提供的示例中有生成相关问题的部分,所以我还需要准备几个相关问题,比如与其他原子类的区别、ABA问题如何解决、性能比较等。 确保回答结构清晰,分步骤讲解,代码示例正确,并且引用相关概念时添加引用标识。比如提到CAS时引用[^1],提到ABA问题时引用[^2]。 最后检查LaTeX格式是否符合要求,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,不过这个问题中可能公式较少,但如果有的话需要正确应用。例如,如果提到计数器变量可以写成$count$,但可能不需要复杂公式。 总之,回答要涵盖用法、示例、注意事项,以及相关问题,帮助用户全面理解这两个类的使用和原理。</think># JavaAtomicInteger与AtomicReference的线程安全使用 ### 一、原子类的作用原理 原子类通过CAS(Compare-And-Swap)机制实现无锁线程安全操作[^1]。其核心操作模式为: $$ \text{预期值} \rightarrow \text{计算新值} \rightarrow \text{CAS原子更新} $$ 这种机制避免了传统`synchronized`锁的性能损耗,适用于中等并发场景。 ### 二、AtomicInteger常用方法 ```java // 创建原子整数 AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); // 原子递增(返回新值) int newVal = counter.incrementAndGet(); // 原子加法(返回旧值) int oldVal = counter.getAndAdd(5); // 条件更新 boolean updated = counter.compareAndSet(5, 10); // 当前值为5时才更新为10 ``` ### 三、AtomicReference典型应用 ```java // 创建原子引用 AtomicReference<User> userRef = new AtomicReference<>(new User("John")); // 原子更新对象 User oldUser = userRef.get(); User newUser = new User("Alice"); userRef.compareAndSet(oldUser, newUser); // Lambda表达式更新 userRef.updateAndGet(user -> user.getName().equals("John") ? new User("Admin") : user); ``` ### 四、关键注意事项 1. **ABA问题**:当值从A改为B又改回A时,CAS无法感知中间变化[^2] - 解决方案:使用`AtomicStampedReference`添加版本号 2. **性能特征**:在低/中并发下性能优异,但在高竞争时可能产生自旋消耗 3. **可见性保证**:所有修改遵循happens-before原则,确保多线程可见性 ### 五、应用场景对比 | 类名 | 适用场景 | 典型用例 | |-------------------|---------------------------------|----------------------------| | `AtomicInteger` | 计数器、序号生成 | 网站访问量统计 | | `AtomicReference` | 状态标记、对象引用更新 | 单例模式实现、配置热更新 |
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