atomic 原子量的使用心得

Java多线程-新特征-原子量

所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”，该操作不可再分，因此是线程安全的。

为何要使用原子变量呢，原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前，可以通过volatile、synchronized关键字来解决并发访问的安全问题，但这样太麻烦。
Java5之后，专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的类也很简单。

package cn.thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class AtomicRunnable implements Runnable {
    private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000); // 原子量，每个线程都可以自由操作
    private String name; // 操作人
    private int x; // 操作数额

    AtomicRunnable(String name, int x) {
        this.name = name;
        this.x = x;
    }

    public void run() {
        System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));
    }

}

package cn.thread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**
 * 多线程-原子量
 * 
 * @author 林计钦
 * @version 1.0 2013-7-26 下午04:13:45
 */
public class ThreadAtomicTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Runnable t1 = new AtomicRunnable("张三", 2000);
        Runnable t2 = new AtomicRunnable("李四", 3600);
        Runnable t3 = new AtomicRunnable("王五", 2700);
        Runnable t4 = new AtomicRunnable("老张", 600);
        Runnable t5 = new AtomicRunnable("老牛", 1300);
        Runnable t6 = new AtomicRunnable("胖子", 800);
        // 执行各个线程
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        pool.execute(t6);
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }

     
}

运行结果：

张三执行了2000，当前余额：12000
王五执行了2700，当前余额：14700
老张执行了600，当前余额：15300
老牛执行了1300，当前余额：16600
胖子执行了800，当前余额：17400
李四执行了3600，当前余额：21000

张三执行了2000，当前余额：12000
李四执行了3600，当前余额：15600
老张执行了600，当前余额：18900
老牛执行了1300，当前余额：20200
胖子执行了800，当前余额：21000
王五执行了2700，当前余额：18300

张三执行了2000，当前余额：12000
王五执行了2700，当前余额：14700
李四执行了3600，当前余额：18300
老牛执行了1300，当前余额：20200
胖子执行了800，当前余额：21000
老张执行了600，当前余额：18900

从运行结果可以看出，虽然使用了原子量，但是程序并发访问还是有问题，那究竟问题出在哪里了？

这里要注意的一点是，原子量虽然可以保证单个变量在某一个操作过程的安全，但无法保证你整个代码块，或者整个程序的安全性。因此，通常还应该使用锁等同步机制来控制整个程序的安全性。

下面是对这个错误修正：

package cn.thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.locks.Lock;

public class AtomicRunnable2 implements Runnable {
    private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000); // 原子量，每个线程都可以自由操作
    private String name; // 操作人
    private int x; // 操作数额
    private Lock lock;

    AtomicRunnable2(String name, int x, Lock lock) {
        this.name = name;
        this.x = x;
        this.lock=lock;
    }

    public void run() {
        lock.lock();
        System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));
        lock.unlock();
    }

}

package cn.thread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 多线程-原子量
 * 
 * @author 林计钦
 * @version 1.0 2013-7-26 下午04:13:45
 */
public class ThreadAtomicTest2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Lock lock = new ReentrantLock(false);
        Runnable t1 = new AtomicRunnable2("张三", 2000, lock);
        Runnable t2 = new AtomicRunnable2("李四", 3600, lock);
        Runnable t3 = new AtomicRunnable2("王五", 2700, lock);
        Runnable t4 = new AtomicRunnable2("老张", 600, lock);
        Runnable t5 = new AtomicRunnable2("老牛", 1300, lock);
        Runnable t6 = new AtomicRunnable2("胖子", 800, lock);
        // 执行各个线程
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        pool.execute(t6);
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }

}

运行结果：

李四执行了3600，当前余额：13600
王五执行了2700，当前余额：16300
老张执行了600，当前余额：16900
老牛执行了1300，当前余额：18200
胖子执行了800，当前余额：19000
张三执行了2000，当前余额：21000

这里使用了一个对象锁，来控制对并发代码的访问。不管运行多少次，执行次序如何，最终余额均为21000，这个结果是正确的。

有关原子量的用法很简单，关键是对原子量的认识，原子仅仅是保证变量操作的原子性，但整个程序还需要考虑线程安全的。