java AtomicLong原理解析

最新推荐文章于 2025-07-10 15:38:06 发布

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本文深入探讨了Java并发包中的AtomicLong类，解析其如何利用乐观锁机制提高多线程环境下的性能。通过对比悲观锁，介绍了乐观锁的工作原理，并详细分析了AtomicLong在JDK1.8中的源码实现。

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【转+原创】 AtomicLong原理解析

一锁的机制

自从1.5后引入了Atomic+数据类型的类，具体在package java.util.concurrent.atomic包中，通过包名concurrent可以猜到，这个是线程安全的，既然线程安全可以用synchronized来解决，为什么还需要这些类呢？

乐观锁与悲观锁
独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，它假设最坏的情况，并且只有在确保其它线程不会造成干扰的情况下执行，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。而另一个更加有效的锁就是乐观锁。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

通过上段引用我们就可以猜测到AtomicLong一定是采用了乐观锁来解决的。这也是高效率的一种手段。
说道乐观锁，以前接触的是hibernate的乐观锁:

1.1hibernate的乐观锁

hibernate乐观锁在更新一行数据的时候认为这个数据是没有其他人修改的，并且记录这个数据的版本号，经过一系列的操作后，开始更新，update tablename set a=‘1’ where id=‘10’ and version=‘10’。如果其他人修改了这条记录，那么version就会从10变成11，再次调用上个语句，肯定更新不了，这个就是乐观锁的原理。

CAS锁

要实现无锁（lock-free）的非阻塞算法有多种实现方法，其中 CAS（比较与交换，Compare and swap）是一种有名的无锁算法。CAS, CPU指令，在大多数处理器架构，包括IA32、Space中采用的都是CAS指令，CAS的语义是“我认为V的值应该为A，如果是，那么将V的值更新为B，否则不修改并告诉V的值实际为多少”，CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。CAS无锁算法的C实现如下：

do{   
       备份旧数据；  
       基于旧数据构造新数据；  
}while(!CAS( 内存地址，备份的旧数据，新数据 ))

就是指当两者进行比较时，如果相等，则证明共享数据没有被修改，替换成新值，然后继续往下运行；如果不相等，说明共享数据已经被修改，放弃已经所做的操作，然后重新执行刚才的操作。容易看出 CAS 操作是基于共享数据不会被修改的假设，采用了类似于数据库的 commit-retry 的模式。当同步冲突出现的机会很少时，这种假设能带来较大的性能提升。

二、JDK1.8源码分析

public static void main(String[] args) {
        
        AtomicLong  atomicLong= new AtomicLong(1);
        System.out.println(atomicLong.incrementAndGet());
    }

追踪incrementAndGet

//其中valueOffset就是内存中的值，jdk1.8和1.7之前做了修改
 public final long incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
    }

继续追踪getAndAddLong方法

 public final long getAndAddLong(Object this, long valueOffset, long step) {
        long expect;//期待的值
        do {
            //其实就是把内存中的值复制给期待的值
            expect= this.getLongVolatile(this, valueOffset);

	    //下面这while是重点，比较valueOffset是否和expect相等，如果相等认为没有其他线程改变这个值
        } while(!this.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, valueOffset+ step));
        return expect;
    }