原子操作类AtomicInteger详解

为什么需要AtomicInteger原子操作类？

对于全局变量的数值类型操作 num++，若没有加synchronized关键字则是线程不安全的，num++解析为num=num+1，明显，这个操作不具备原子性，多线程时必然会出现问题。不信你看：

public class AtomicIntegerTest1 {
    public static int count = 0;

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    count++;
                }
            }.start();
        }
        System.out.println("count: " + count);
    }

}

输出的结果为count: 9992，这个值不定，每次测试都可能不一样，很显然，100个线程跑++操作，结果并没有像预期的那样count: 10000。

要是换成volatile修饰count变量呢？

volatile修饰的变量能够在线程间保持可见性，能被多个线程同时读但是又能保证只被单线程写，并且不会读取到过期值（由java内存模型中的happen-before原则决定的）volatile修饰字段的写入操作总是优先于读操作，即使多个线程同时修改volatile变量字段，总能保证获取到最新的值。试试

public class AtomicIntegerTest3 {
    static volatile int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 100; j++) {
                        count++;
                    }
                }
            }.start();
        }
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("volatile count: " + count);
    }
}

结果似乎又失望了，试了大约10次后出现volatile count: 9984，果然还是出现问题了，volatile仅仅保证变量在线程间保持可见性，却依然不能保证非原子性的操作。

用了AtomicInteger类后会变成什么样子呢？

把上面的代码改造成AtomicInteger原子类型，看看效果

public class AtomicIntegerTest2 {

    public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 100; j++) {
                        count.getAndIncrement();
                    }
                }
            }.start();
        }
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("AtomicInteger count: " + count);
    }
}

结果每次都输出"AtomicInteger count: 10000"，没毛病。concurrent（我这里是jdk1.7）包下提供了12种原子操作类型，如下：

原子更新基本类型

atomic包下提供了AtomicBoolean/AtomicLong/AtomicInteger三个原子更新基本类型，以AtomicInteger为例，其他两种基本类似。以下是AtomicInteger囊括的大致方法

public final int getAndSet(int newValue)       //给AtomicInteger设置newValue并返回加oldValue
public final boolean compareAndSet(int expect, int update)    //如果输入的值和期望值相等就set并返回true/false
public final int getAndIncrement()     //对AtomicInteger原子的加1并返回当前自增前的value
public final int getAndDecrement()   //对AtomicInteger原子的减1并返回自减之前的的value
public final int getAndAdd(int delta)   //对AtomicInteger原子的加上delta值并返加之前的value
public final int incrementAndGet()   //对AtomicInteger原子的加1并返回加1后的值
public final int decrementAndGet()    //对AtomicInteger原子的减1并返回减1后的值
public final int addAndGet(int delta)   //给AtomicInteger原子的加上指定的delta值并返回加后的值

以getAndIncrement为例看下源码

public final int getAndIncrement() {
    for (;;) {
        //先取出AtomicInteger的当前值
        int current = get();
        //对当前值加1操作
        int next = current + 1;
        //这里很关键，通过compareAndSet方法比较当前值有没有被其它线程修改过，若修改过返回false则再次进入compareAndSet方法判断
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

compareAndSet方法里面是调用了Unsafe类的compareAndSwapInt方法

public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);

Unsafe是Java HotSpot提供的操作内存和线程的"后门"，官方或者对于生产环境并不建议使用Unsafe类，因为它的API不稳定、不安全，错误使用将给你的HotSpot jvm带来致命性的灾难。同时对于其他基本类型，比如char、float、double等并没有对应的上述判断是否被修改方法，故可以将其转为compareAndSwapInt来简介判断，因为在AtomicBoolean的源码中就是这么做的。

相应的，concurrent包下除了提供的原子更新基本类型，还有原子更新数据、原子更新引用类型、原子更新字段类，最常用的也就是原子更新基本类型了。完！