java源码-AtomicLong

最新推荐文章于 2025-05-16 20:07:17 发布

oldbalck

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文章标签： java

原文链接：https://yq.aliyun.com/articles/666329

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本文深入剖析了AtomicLong类的实现原理及使用方法。介绍了其构造器、get与set操作，并详细解释了如何通过Unsafe类实现原子操作。此外还探讨了AtomicLong在并发场景下的应用。

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开篇

AtomicLong位于java.util.concurrent.atomic包下，是java提供给的可以保证数据的原子性操作的一个类。和AtomicInteger的实现几乎是一致的。底层同样借助于unsafe实现原子操作。
据说sun.misc.Unsafe类库里面的 CAS算法，是通过用CPU指令来实现无锁自增，没仔细研究过所以暂时不展开。

AtomicLong类和构造器

AtomicLong类构造器有两个：

无参构造函数采用默认值初始化为0
有参数构造函数直接用initialValue来value的

AtomicLong类变量需要注意的两个点：

AtomicLong的关键逻辑在于static代码快中通过unsafe接口初始化value的内存地址，后续直接通过内存地址进行操作。
AtomicLong的value是用volatile进行修饰保证变量的可见性

public class AtomicLong extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1927816293512124184L;

    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    // 保存AtomicLong中value的内存地址便于快速操作
    private static final long valueOffset;

    static final boolean VM_SUPPORTS_LONG_CAS = VMSupportsCS8();
    private static native boolean VMSupportsCS8();

    // 获取value的内存地址的逻辑操作
    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicLong.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    private volatile long value;

    // 以initialValue对value进行初始化
    public AtomicLong(long initialValue) {
        value = initialValue;
    }

    // 以默认值0对value进行初始化
    public AtomicLong() {
    }
}

AtomicLong的get操作

AtomicLong类的get动作包括直接返回值和返回值后自增自减两类。在原子性的实现自增自减少的过程中通过unsafe. getAndAddLong()方法进行值的设置。
unsafe.getAndAddLong()方法的内部首先是获取旧的value并且通过compareAndSwapLong()方法保证在旧值v不变的基础上才能改为新值v+delta。

    public final long getAndAddLong(Object o, long offset, long delta) {
        long v;
        do {
            v = getLongVolatile(o, offset);
        } while (!compareAndSwapLong(o, offset, v, v + delta));
        return v;
    }

------------------------------------------------------------

    public final long get() {
        return value;
    }

    public final long getAndSet(long newValue) {
        return unsafe.getAndSetLong(this, valueOffset, newValue);
    }

    public final long getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L);
    }

    public final long getAndDecrement() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, -1L);
    }

    public final long getAndAdd(long delta) {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, delta);
    }

    public final long getAndUpdate(LongUnaryOperator updateFunction) {
        long prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = updateFunction.applyAsLong(prev);
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return prev;
    }

    public final long getAndAccumulate(long x, LongBinaryOperator accumulatorFunction) {
        long prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = accumulatorFunction.applyAsLong(prev, x);
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return prev;
    }

AtomicLong的set操作

AtomicLong类的set动作包括直接返回值和返回自增自减后的值两类。原子性实现自增自减是借助unsafe.getAndAddLong()方法实现的。

unsafe.getAndAddLong()方法的内部首先是获取旧的value并且通过compareAndSwapLong()方法保证在旧值v不变的基础上才能改为新值v+delta。

针对incrementAndGet()的实现细节，有一点比较有意思，unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L，因为unsafe.getAndAddLong返回的是旧值然后通过+delta实现最终的值。而此时对应value的值通过getAndAddLong()修改成了新值，也就说其实incrementAndGet()方法取的值并不是value的内存地址中对应的值。

    public final long getAndAddLong(Object o, long offset, long delta) {
        long v;
        do {
            v = getLongVolatile(o, offset);
        } while (!compareAndSwapLong(o, offset, v, v + delta));
        return v;
    }

------------------------------------------------------------

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

    public final void lazySet(long newValue) {
        unsafe.putOrderedLong(this, valueOffset, newValue);
    }

    public final long incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
    }

    public final long decrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, -1L) - 1L;
    }

    public final long addAndGet(long delta) {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, delta) + delta;
    }

    public final long updateAndGet(LongUnaryOperator updateFunction) {
        long prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = updateFunction.applyAsLong(prev);
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return next;
    }

    public final long accumulateAndGet(long x, LongBinaryOperator accumulatorFunction) {
        long prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = accumulatorFunction.applyAsLong(prev, x);
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return next;
    }

参考文章

unsafe源码