java 线程数组_Java多线程：AtomicIntegerArray 原子更新数组类

前言

原子更新数组类顾名思义，通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下三个类：

AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。

AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元素。

AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。

以上3个类提供的方法几乎一模一样，以 AtomicIntegerArray 类为例，它主要是提供原子的方式更新数组里的整型，其常用方法如下：

//创建给定长度的新 AtomicIntegerArray。

AtomicIntegerArray(intlength)//创建与给定数组具有相同长度的新 AtomicIntegerArray，并从给定数组复制其所有元素。

AtomicIntegerArray(int[] array)/*** 返回值与函数名字相关，比如get在前就返回原始值再进行加减设置等操作，get在后则先进行操作再返回更新后的值

**/

//以原子方式将给定值添加到索引 i (从0开始)的元素。

int addAndGet(int i, intdelta)//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。

boolean compareAndSet(int i, int expect, intupdate)//以原子方式将索引 i 的元素减1。

int decrementAndGet(inti)//获取位置 i 的当前值。

int get(inti)//以原子方式将给定值与索引 i 的元素相加。

int getAndAdd(int i, intdelta)//以原子方式将索引 i 的元素减 1。

int getAndDecrement(inti)//以原子方式将索引 i 的元素加 1。

int getAndIncrement(inti)//以原子方式将位置 i 的元素设置为给定值，并返回旧值。

int getAndSet(int i, intnewValue)//以原子方式将索引 i 的元素加1。

int incrementAndGet(inti)//最终将位置 i 的元素设置为给定值。

void lazySet(int i, intnewValue)//返回该数组的长度。

intlength()//将位置 i 的元素设置为给定值。

void set(int i, intnewValue)//返回数组当前值的字符串表示形式。

String toString()//如果位置 i 的元素当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。

boolean weakCompareAndSet(int i, int expect, int update)

AtomicIntegerArray 的使用例子：

1 importjava.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;2

3 public classDemo4 {5 static AtomicIntegerArray atom = newAtomicIntegerArray(a);6 public static voidmain(String[] agrs)7 {8 int[] a = {1, 2, 3, 4, 5};9

10 System.out.println("原始数组：" +atom);11

12 System.out.println("调用addAndGet(1, 9)方法返回值：" + atom.addAndGet(1, 9));13 System.out.println("调用后数组为：" +atom);14

15 System.out.println("调用getAndDecrement(2)方法返回值：" + atom.getAndDecrement(2));16 System.out.println("调用后数组为：" +atom);17

18 System.out.println("调用incrementAndGet(3)方法返回值：" + atom.incrementAndGet(3));19 System.out.println("调用后数组为：" +atom);20

21 System.out.println("调用compareAndSet(4, 5, 100)方法返回值：" + atom.compareAndSet(4, 5, 100));22 System.out.println("调用后数组为：" +atom);23 }24 }

打印结果为：

原始数组：[1, 2, 3, 4, 5]

调用addAndGet(1, 9)方法返回值：11调用后数组为：[1, 11, 3, 4, 5]

调用getAndDecrement(2)方法返回值：3调用后数组为：[1, 11, 2, 4, 5]

调用incrementAndGet(3)方法返回值：5调用后数组为：[1, 11, 2, 5, 5]

调用compareAndSet(4, 5, 100)方法返回值：tr

调用后数组为：[1, 11, 2, 5, 100]

AtomicIntegerArray类需要注意的是，数组value通过构造方法传递进去，然后AtomicIntegerArray会将当前数组复制一份，所以当AtomicIntegerArray对内部的数组元素进行修改时，不会影响到传入的数组。

源码如下：

1 /**

2 * Creates a new AtomicLongArray of the given length, with all3 * elements initially zero.4 *5 *@paramlength the length of the array6 */

7 public AtomicLongArray(intlength) {8 array = new long[length];9 }10

11 /**

12 * Creates a new AtomicLongArray with the same length as, and13 * all elements copied from, the given array.14 *15 *@paramarray the array to copy elements from16 *@throwsNullPointerException if array is null17 */

18 public AtomicLongArray(long[] array) {19 //Visibility guaranteed by final field guarantees

20 this.array =array.clone();21 }

那这个类是如何做到原子性操作的呢？我们可以通过底层代码来看一下

下面仅以incrementAndGet()为例，对AtomicInteger的原理进行说明。

1 public final int incrementAndGet(inti) {2 return addAndGet(i, 1);3 }4 public int addAndGet(int i, intdelta) {5 //检查数组是否越界

6 int offset =checkedByteOffset(i);7 while (true) {8 //获取int型数组的索引 offset 的原始值

9 int current =getRaw(offset);10 //修改int型值

11 int next = current +delta;12 //通过CAS更新int型数组的索引 offset的值。

13 if(compareAndSetRaw(offset, current, next))14 returnnext;15 }16 }

incrementAndGet() 其实调用了 addAndGet() 方法，指定相加的数为1。在循环中，获取下表为 i 的元素的当前值，通过 compareAndSet() 方法与下标为 i 的元素的原始值进行对比，如果相同则进行更新，否则循环再执行一遍。

其中 getRaw() 和 compareAndSet() 方法都是调用了 Unsafe 类中的方法

private int getRaw(intoffset) {returnunsafe.getIntVolatile(array, offset);

}private boolean compareAndSetRaw(int offset, int expect, intupdate) {returnunsafe.compareAndSwapInt(array, offset, expect, update);

}

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

Unsafe 这个类提供了硬件级别的原子操作，因为Java不能直接访问操作系统的底层，而只能通过本地方法(native)来访问，Unsafe 类中就提供了一些这样的本地方法。这些方法可以直接定位对象某字段的内存位置，也可对它进行修改。上面两个方法就是这样的。

参考资料：