java并发编程--AtomicInteger

1.问题提出

先看下AtomicInteger的类属性和成员变量：

// 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); }
    }

    private volatile int value;

可以看到：

1.AtomicInteger类使用Unsafe，直接操作内存来保证原子性。

2.还有个long类型的 valueOffset。并且在类加载时，初始化了值。

3.有一个用volatile修饰的成员变量 int 类型 value。

看到这，其中value明显就是AtomicInteger所包装的值，即我们用得到的值。但是valueOffset值代表的是什么呢？还有这个unsafe是怎么操作的？

2.valueOffset

看其初始化的赋值方法，是unsafe的一个native方法：

public native long objectFieldOffset(Field var1);

objectFieldOffset方法，返回成员属性在内存中的地址相对于对象内存地址的偏移量（来自百度）

那么对于每个对象来说，偏移量都是固定的，所以作为一个类变量。

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那么对象的内存地址+偏移量就可以知道成员变量value在内存中的具体地址了，此时我们就可以操作它了，此时java从“安全”变得“不安全”了。

3.关于unsafe

unsafe是一个用于直接操作内存的类，那么我们通过AtomicInteger的方法来看下用法。

a、先看下自增自减这种典型的非原子操作 AtomicInteger是如何做的。

/**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

    /**
     * Atomically decrements by one the current value.
     *
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndDecrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
    }

先看下运行结果：

方法的返回值是老值，这个别用错了

这是我们看到了 unsafe的方法：

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

        return var5;
    }

`Unsafe.getObjectVolatile()：`

获取所给对象的所给变量的值，使用volatile语义的load语义，会在实际获取这个值的时候从主存中加载，不会使用CPU缓存中的，总能确保获取到的是有效的值

compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)：

首先找出Object var1在内存中的位置p, 然后偏移var2个字节, 设p+var2处的这个int值为y,
如果y ==var5, 则执行赋值操作y = var5+var4, 返回true
如果y != var5, 则不执行赋值操作, 返回false

那个unsafe.getAndAddInt(Object var1,long var2,int var4)的代码我们就读懂了：

1.取到队形var1的偏移量var2下的成员变量的值，读取值后，作为期望值。

2. 在赋值操作的时候，先从内存中取到值和期望值比较，如果相等，则进行运算赋值操作，返回成功，结束。

3.否则，循环第一步。

其实就是在unsafe中实现了CAS。

接着看AtomicInteger的其他方法

/**
     * Gets the current value.
     *
     * @return the current value
     */
    public final int get() {
        return value;
    }

    /**
     * Sets to the given value.
     *
     * @param newValue the new value
     */
    public final void set(int newValue) {
        value = newValue;
    }

最简单的get set 方法因为成员变量是volatile修饰，这样既可保证了内存的可见性。

其余方法就不一一罗列，但是其基本原理皆为unsafe.compareAndSwapInt()的，总结老说就是利用了CAS来保证了原子性。