AtomicInteger

最新推荐文章于 2025-06-09 10:23:05 发布

传a奇

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分类专栏：并发

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AtomicInteger 是一个支持原子操作的 Integer 类，就是保证对AtomicInteger类型变量的增加和减少操作是原子性的，不会出现多个线程下的数据不一致问题。通常情况下，在Java里面，++i或者--i不是线程安全的，这里面有三个独立的操作：获取变量当前值，为该值+1/-1，然后写回新的值。在没有额外资源可以利用的情况下，只能使用加锁才能保证读-改-写这三个操作时“原子性”的。

先看AtomicInteger中的几个方法：

int addAndGet(int delta)
以原子方式将给定值与当前值相加。实际上就是等于线程安全版本的i=i+delta操作。

boolean compareAndSet(int expect, int update)
如果当前值 ==预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。如果成功就返回true，否则返回false，并且不修改原值。

int decrementAndGet()
以原子方式将当前值减 1。相当于线程安全版本的--i操作。

int get()
获取当前值。

int getAndAdd(intdelta)
以原子方式将给定值与当前值相加。相当于线程安全版本的t=i;i+=delta;returnt;操作。

int getAndDecrement()
以原子方式将当前值减 1。相当于线程安全版本的i--操作。

int getAndIncrement()
以原子方式将当前值加 1。相当于线程安全版本的i++操作。

int getAndSet(intnewValue)
以原子方式设置为给定值，并返回旧值。相当于线程安全版本的t=i;i=newValue;returnt;操作。

int incrementAndGet()
以原子方式将当前值加 1。相当于线程安全版本的++i操作。

再看源码：

<span style="font-size:18px;">package java.util.concurrent.atomic;
import sun.misc.Unsafe;

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;

    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;

    static {
      try {
        valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
      } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    private volatile int value;

  
    public AtomicInteger(int initialValue) {
        value = initialValue;
    }
    public AtomicInteger() {
    }

   
    public final int get() {
        return value;
    }

    
    public final void set(int newValue) {
        value = newValue;
    }

  
    public final void lazySet(int newValue) {
        unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
    }

   //以原子方式设置为给定值，并返回旧值。
    public final int getAndSet(int newValue) {
        for (;;) {
            int current = get();
            if (compareAndSet(current, newValue))
                return current;
        }
    }

   //如果当前值 ==预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。如果成功就返回，否则返回，并且不修改原值。
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
	return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

    
   public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
	return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

    //以原子方式将当前值加1。相当于线程安全版本的i++操作。
    public final int getAndIncrement() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }

  //以原子方式将当前值减 1相当于线程安全版本的i--操作。
    public final int getAndDecrement() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current - 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }

    //以原子方式将给定值与当前值相加。相当于线程安全版本的操作。
    public final int getAndAdd(int delta) {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + delta;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }

  //以原子方式将当前值加 1相当于线程安全版本的++i操作。
    public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

   //以原子方式将当前值减 1。相当于线程安全版本的--i操作。
    public final int decrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current - 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

   //以原子方式将给定值与当前值相加。实际上就是等于线程安全版本的i=i+delta操作
    public final int addAndGet(int delta) {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + delta;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

}


  </span>

通过源码可以发现，AtomicInteger并没有使用Synchronized关键字实现原子性，几乎所有的数据更新都用到了compareAndSet(int expect, int update)这个方法。那么就不难看出AtomicInteger这个类的最核心的函数就是compareAndSet(int expect, int update)。

那么compareAndSet(int expect, int update)是干什么的呢？？？？

我们以getAndIncrement()方法为例，它的源码如下：

<span style="font-size:18px;">public final int getAndIncrement() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }
</span>

单看这段代码很难保证原子性，因为根本没有更新value 的操作

重点在于compareAndSet() 函数

public final boolean compareAndSet(int expect,int update)

如果当前值 == 预期值，则以原子方式将当前值设置为给定的更新值。

参数：

expect - 预期值

update - 新值

返回：

如果成功，则返回 true。返回 False 指示实际值与预期值不相等。

该函数只有两个参数，可操作的确实三个值，即 value ,expect, update. 他使用了由硬件保证其原子性的指令 CAS （compare and swap）。

compareAndSet 函数保证了比较，赋值这两步操作可以通过一个原子操作完成。

然后看整个函数，所有代码被放到了一个循环里面，如果compareAndSet（）执行失败，则说明在int current = get(); 后，其他线程对value进行了更新，于是就循环一次，重新获取当前值，直到compareAndSet（）执行成功为止。

这里需要注意的是AtomicInteger所利用的是基于冲突检测的乐观并发策略（CAS自旋锁）。所以这种乐观在线程数目非常多的情况下，失败的概率会指数型增加。