ConcurrentProgramming：Atomic 原子类

ConcurrentProgramming：Atomic 原子类

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关键词

• 方法基于CAS实现+自旋
• AtomicInteger -> Unsafe的对象 -> CAS实现+自旋 +volatile内存可见

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一、Atomic介绍

Atomic 翻译成中⽂是原子的意思。在化学上，我们知道原子是构成⼀般物质的最⼩单位，在化学反应中是不可分割的。在我们这⾥ Atomic 是指⼀个操作是不可中断的。即使是在多个线程⼀起执⾏的时候，⼀个操作⼀旦开始，就不会被其他线程干扰。

所以，所谓原子类说简单点就是具有原子/原子操作特征的类。

并发包 java.util.concurrent 的原子类都存放在 java.util.concurrent.atomic 下，如下图所示。

案例：

public class MyClass {
    private int count = 0;
    
    public void synchronized increment() {
        count++;
    }
    
    public void synchronized decrement() {
        count--;
    }
}

对于一个整数的加减操作，要保证线程安全，需要加锁，也就是加synchronized关键字。

有了Concurrent包的Atomic相关的类之后，synchronized关键字可以用AtomicInteger代替，其性能更好，对应的代码变为：

public class MyClass {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    
    public void add() {
        count.getAndIncrement();
    }
    
    public long minus() {
        count.getAndDecrement();
    }
}

源码：

上图中的U是Unsafe的对象：

AtomicInteger的getAndIncrement() 方法和getAndDecrement() 方法都调用了一个方法：U.getAndAddInt(…) 方法，该方法基于CAS实现：

do-while循环直到判断条件返回true为止。该操作称为自旋。

getAndAddInt 方法具有volatile的语义，也就是对所有线程都是同时可见的。

而weakCompareAndSetInt 方法的实现：
调用了compareAndSetInt 方法，该方法的实现：

上图中的方法中，

• 第一个参数表示要修改哪个对象的属性值；
• 第二个参数是该对象属性在内存的偏移量；
• 第三个参数表示期望值；
• 第四个参数表示要设置为的目标值。

二、分类

基本类型

使⽤原子的⽅式更新基本类型

• AtomicInteger ：整形原子类
• AtomicLong ：⻓整型原子类
• AtomicBoolean ：布尔型原子类

数组类型

使⽤原子的⽅式更新数组⾥的某个元素

• AtomicIntegerArray ：整形数组原子类
• AtomicLongArray ：⻓整形数组原子类
• AtomicReferenceArray ：引⽤类型数组原子类

引用类型

• AtomicReference ：引⽤类型原子类
• AtomicStampedReference ：原子更新带有版本号的引⽤类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于解决原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用 CAS 进⾏原子更新时可能出现的 ABA 问题。
• AtomicMarkableReference ：原子更新带有标记位的引⽤类型

对象的属性修改类型

• AtomicIntegerFieldUpdater ：原子更新整形字段的更新器
• AtomicLongFieldUpdater ：原子更新⻓整形字段的更新器
• AtomicReferenceFieldUpdater ：原子更新引⽤类型字段的更新器