JAVA原子操作的实现以及原理入门

JAVA原子操作

JAVA的原子操作是由java.util.concurrent.atomic 包提供的。如下：

JAVA类	功能描述
AtomicInteger	整型原子类
AtomicIntegerArray	整型数组原子类
AtomicLong	长整型原子类
AtomicLongArray	长整型数组原子类
AtomicBoolean	布尔型原子类
AtomicReference	对象原子类
AtomicReferenceArray	对象数组原子类
AtomicIntegerFieldUpdater	反射整型原子类，用于反射机制下的整型原子类的操作
AtomicLongFieldUpdater	反正长整型原子类，用于反射机制下的长整型原子类的操作
AtomicStampedReference	带有标记的原子操作防止ABA问题
DoubleAdder	JDK1.8的原子double型操作,优化了高并发下自旋锁的性能瓶颈
LongAdder	JDK1.8的原子long型操作
DoubleAccumulator	JDK1.8的原子double型通用操作类,优化了高并发下自旋锁的性能瓶颈
LongAccumulator	JDK1.8的原子long型通用操作操作

JAVA CAS操作实现原理

以AtomicLong和LongAdder的源码为例来看一下如何实现的原子操作。
实现AtomicLong最核心的两个Native方法：

• getLongVolatile(Object obj, long offset) =>根据地址偏移量获取对象的值
• compareAndSwapLong(Object obj, long offset, long expect, long update) =>原子操作进行变量值的更新

    long var6;
    do {
        var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));
    
    return var6;

getLongVolatile通过offset获取内存地址的值，然后compareAndSwapLong通过与实际地址的值比较判断，如果相等则将替换成新值，不相等则循环直到成功为止。
该代码通过自旋锁来实现数据的一致性，但是有个问题就是如果高并发的情况下，可能一直循环从而造成一定的cpu时间的浪费，因此在JDK1.8当中提出了LongAdder。
LongAdder新增了cell概念，将数据保存到cell中，通过sum将数据进行整合，优化了高并发出现的资源浪费的问题。如下图

JAVA原子验证

public void add() throws InterruptedException {
        for(int i =0;i<1000;i++){
            new Thread(()->{
                l++;
                atomicLong.incrementAndGet();
            }).start();
        }
        Thread.sleep(3000L);
        System.out.println("atomicLong : " + atomicLong.get() +" long : " +l);

    }

结果：atomicLong : 1000 long : 983