Java中的原子操作类

一：为什么需原子操作类

当程序更新一个变量时，如果多个线程同时更新，那么我们可能得不到期望值。通常我们使用synchronized解决这个问题。

从JDK1.5开始，在java.util.concurrent.atomic 包的原子操作类提供了一种用法简单、高效、线程安全地更新一个变量的方式。

类 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicReference 的实例各自提供对相应类型单个变量的访问和更新。每个类也为该类型提供适当的实用工具方法。

二：原子更新基本数据类型

AtomicBoolean	可以用原子方式更新的 boolean 值。
AtomicInteger	可以用原子方式更新的 int 值。
AtomicLong 扫描二维码关注公众号，回复： 122880 查看本文章	可以用原子方式更新的 long 值。

下面以AtomicInteger为例：

int	addAndGet(int delta) 以原子方式将给定值与当前值相加。
boolean	compareAndSet(int expect, int update) 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。
int	decrementAndGet() 以原子方式将当前值减 1。
int	get() 获取当前值。
int	getAndAdd(int delta) 以原子方式将给定值与当前值相加。
int	getAndDecrement() 以原子方式将当前值减 1。
int	getAndIncrement() 以原子方式将当前值加 1。
int	getAndSet(int newValue) 以原子方式设置为给定值，并返回旧值。
int	incrementAndGet() 以原子方式将当前值加 1。
int	intValue() 以 int 形式返回指定的数值。

对于这些方法：i. addAndGet(1); -> ++i

i. getAndAdd(1); -> i++

那么它们是如何实现原子操作的？

   public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {

        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);

}

因为compareAndSwapInt的源码无法追到，我们采用分析的方式来解释CAS算法的逻辑。

多线程并发的情况下，如果this值与expect值相等，则将update值赋值给this，更新成功返回true。若this值与expect值不相等，则说另一个线程已经访问并修改了值，则返回false,说明更新失败。

代码没有加锁，那么另一个线程是如何得知值已经被修改了？

       private volatile int value;

volatile修饰的变量，多线程间可见。一个线程修改了value值，其它正在访问value的线程也得到通知（value值已经被更改，值可见）。

三：原子跟新数组

构造函数

AtomicIntegerArray(int length)
创建给定长度的新 AtomicIntegerArray。

AtomicIntegerArray(int[] array)
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。

   public AtomicIntegerArray(int[] array) {

        // Visibility guaranteed by final field guarantees

        this.array = array.clone();

    }

源代码分析：数组通过构造方法传递进去，然后AtomicIntegerArray会将传入的数组复制一份。所以AtomicIntegerArray对内部的元素进行操作时，不会影响传入的数组。

四：更新引用类型的数据

AtomicMarkableReference<V>	AtomicMarkableReference 维护带有标记位的对象引用，可以原子方式对其进行更新。
AtomicReference<V>	可以用原子方式更新的对象引用。
AtomicStampedReference<V>	AtomicStampedReference 维护带有整数“标志”的对象引用，可以用原子方式对其进行更新。

AtomicReference也实现了compareAndSet方法进行原子操作。

boolean

compareAndSet(V expect, V update)
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。

五：原子更新字段类

AtomicIntegerFieldUpdater<T>	基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile int 字段进行原子更新。
AtomicLongFieldUpdater<T>	基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile long 字段进行原子更新
AtomicReferenceFieldUpdater<T,V>	基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile 字段进行原子更新。

①原子更新字段类都是抽象类，每次使用都必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器，并且设置想要更新的类和属性。

②更新类的字段必须使用public volatile修饰符。