什么是原子操作，Java 中的原子操作是什么？

原子操作是指在多线程环境中，一个操作或者多个操作要么全部执行并且不会被任何其他线程干扰，要么完全不执行。原子操作的特点是不可分割，即在执行过程中不会被中断，从而确保了操作的完整性和一致性。

在 Java 中，原子操作主要通过以下几种方式实现：

1. 内置的原子操作：

   • volatile 关键字：虽然 volatile 不能保证复合操作的原子性，但它可以确保变量的可见性和禁止指令重排序。适用于简单的读写操作。
   • synchronized 关键字：通过锁机制确保同一时间只有一个线程可以执行某个方法或代码块，从而实现原子性。

2. java.util.concurrent.atomic 包：

   • 这个包提供了一系列原子类，如 AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean 等，这些类提供了原子性的读取、写入和更新操作。
   • 常用的方法包括 get()、set()、compareAndSet()、incrementAndGet()、decrementAndGet() 等。

示例代码

以下是一个使用 AtomicInteger 的示例，展示了如何在多线程环境中进行原子操作：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class AtomicExample {

    private static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {
        // 创建多个线程来模拟并发环境
        Thread t1 = new Thread(() -> incrementCounter());
        Thread t2 = new Thread(() -> incrementCounter());
        Thread t3 = new Thread(() -> incrementCounter());

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
            t3.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Final counter value: " + counter.get());
    }

    private static void incrementCounter() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            counter.incrementAndGet();
        }
    }
}

代码说明：

1. AtomicInteger 类：用于表示一个原子整数。incrementAndGet 方法是一个原子操作，它会将当前值加1并返回新的值。
2. incrementCounter 方法：每个线程调用这个方法，每次循环调用 counter.incrementAndGet() 来增加计数器的值。
3. 主线程：创建并启动多个线程，然后等待所有线程完成。最后输出最终的计数器值。

通过使用 AtomicInteger，我们可以确保在多线程环境中对计数器的增减操作是原子的，从而避免了竞态条件（race condition）。