Java中Atomic的介绍

Java Atomic 包中的类在多线程环境中提供排他性的变量更新,通过 CAS(Compare and Swap)原语确保原子性。Atomic 实现依赖于 sun.misc.Unsafe,其 CAS 方法由 JVM 实现为 CPU 原子指令,避免数据不一致。常见的实现模式包括声明 volatile 变量,使用 CAS 原子条件更新,以及利用 volatile 的内存语义实现线程间通信。

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atomic 的实现原理

参考博文:https://blog.youkuaiyun.com/qq_33945246/article/details/104020878
Atomic 包中的类基本的特性就是在多线程环境下,当有多个线程同时对单个(包括基本类型及引用类型)变量进行操作时,具有排他性,即当多个线程同时对该变量的值进行更新时,仅有一个线程能成功,而未成功的线程可以向自旋锁一样,继续尝试,一直等到执行成功。

Atomic 系列的类中的核心方法都会调用 unsafe 类中的几个本地方法。这个类包含了大量的对 C 代码的操作,包括很多直接内存分配以及原子操作的调用,而它之所以标记为非安全的,是告诉你这个里面大量的方法调用都会存在安全隐患。unsafe 是 java 提供的获得对对象内存地址访问的类,它的作用就是在更新操作时提供 “比较并替换” 的作用。

CAS 并发原语现在 Java 语言中就是 sun.misc.Unsafe 类的各个方法,调用 Unsafe 类中的 CAS 方法,JVM 会帮我们实现 CAS 汇编指令,这是一种完全依赖硬件的功能,通过它实现了原子操作,由于 CAS 是一种系统原语,原语属于操作系统用语范畴,是由于诺干条指令组成的,用于完成某个功能的一个过程,并且原语的执行必须是连续的,在执行过程中不允许被中断,也就是说 CAS 是一条 CPU 原子指令,不会造成所谓的数据不一致问题。

可以看出atomic证原子性就是通过:自旋 + CAS(乐观锁)

仔细分析 concurrent 包的源代码实现,会发现一个通用化的实现模式:

首先,声明共享变量为 volatile;

然后,使用 CAS 的原子条件更新来实现线程之间的同步;

同时,配合以 volatile 的读 / 写和 CAS 所具有的 volatile 读和写的内存语义来实现线程之间的通信。

代码实现

public class TestDemo7{
    private static int value1 = 0;
    private static int value2 = 0;//悲观锁
    private static AtomicInteger value3 = new AtomicInteger(0);

    public static synchronized void increaseValue2(){
        value2++;
    }
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    value1++;
                    increaseValue2();
                    value3.getAndIncrement();
                }
            }.start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) {//用来查看当前活跃线程
            Thread.yield();
        } //idea里面有一个监控线程,主线程
        System.out.println("线程不安全:"+value1);
        System.out.println("悲观锁:"+value2);
        System.out.println("乐观锁:"+value3);

    }
}
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