Atomic - HbnKing/JDK GitHub Wiki

前言: JDK1.5之后的java.util.concurrent.atomic包里,多了一批原子处理类。AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference。主要用于在高并发环境下的高效程序处理,来帮助我们简化同步处理.

AtomicInteger: AtomicInteger,一个提供原子操作的Integer的类。在Java语言中,++i和i++操作并不是线程安全的,在使用的时候,不可避免的会用到synchronized关键字。而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口。

我们先来看看AtomicInteger给我们提供了什么接口:

public final int get() //获取当前的值
public final int getAndSet(int newValue)//获取当前的值,并设置新的值
public final int getAndIncrement()//获取当前的值,并自增
public final int getAndDecrement() //获取当前的值,并自减
public final int getAndAdd(int delta) //获取当前的值,并加上预期的值

下面通过两个简单的例子来看一下 AtomicInteger 的优势在哪:

普通线程同步:

class Test2 {
        private volatile int count = 0;

        public synchronized void increment() {
                  count++; //若要线程安全执行执行count++,需要加锁
        }

        public int getCount() {
                  return count;
        }
}

使用AtomicInteger:

class Test2 {
        private AtomicInteger count = new AtomicInteger();

        public void increment() {
                  count.incrementAndGet();
        }
   //使用AtomicInteger之后,不需要加锁,也可以实现线程安全。
       public int getCount() {
                return count.get();
        }
}

从上面的例子中我们可以看出:使用AtomicInteger是非常的安全的.而且因为AtomicInteger由硬件提供原子操作指令实现的。在非激烈竞争的情况下,开销更小,速度更快。

我们来看看AtomicInteger是如何使用非阻塞算法来实现并发控制的: AtomicInteger的关键域只有一下3个:

// 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); 
        }
    }
//里面的值 用volatile 修饰 
private volatile int value;

这里, unsafe是java提供的获得对对象内存地址访问的类,注释已经清楚的写出了,它的作用就是在更新操作时提供“比较并替换”的作用。实际上就是AtomicInteger中的一个工具。 valueOffset是用来记录value本身在内存的便宜地址的,这个记录,也主要是为了在更新操作在内存中找到value的位置,方便比较。 注意:value是用来存储整数的时间变量,这里被声明为volatile,就是为了保证在更新操作时,当前线程可以拿到value最新的值(并发环境下,value可能已经被其他线程更新了)。 这里,我们以自增的代码为例,可以看到这个并发控制的核心算法:

/**
*Atomicallyincrementsbyonethecurrentvalue.
*
*@returntheupdatedvalue
*/
publicfinalintincrementAndGet(){
for(;;){
//这里可以拿到value的最新值
int current=get();
int next=current+1;
if(compareAndSet(current,next))
return next;
}
}

publicfinalbooleancompareAndSet(intexpect,intupdate){
//使用unsafe的native方法,实现高效的硬件级别CAS 
        returnunsafe.compareAndSwapInt(this,valueOffset,expect,update);
}

优点总结: 最大的好处就是可以避免多线程的优先级倒置和死锁情况的发生,提升在高并发处理下的性能。

CAS cpu 硬件同步原语(compare and swap)

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