JUC包 (一) 原子类 与 CAS操作

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前言

在前四个模块中,我们主要介绍了Thread类、synchronized与volatile关键字、线程通信、ReentrantLock锁. 本节我们将介绍Java中的原子操作.

本章主要包括如下几个部分:

• 原子更新基本类型
• 原子更新数组
• 原子更新引用类型
• 原子更新字段类

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正文

原子更新基本类型

• AtomicBoolean
• AtomicInteger
• AtomicLong

// Integer类型
public static void methodA(){
	AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(1);
	System.out.println(atomicInteger.get());
	System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());
}

// methodA
// 1
// 2

原子更新数组

• AtomicIntegerArray
• AtomicLongArray
• AtomicReferenceArray

AtomicIntegerArray类中主要有两个方法

• int addAndGet(int i, int delta) 原子方式将输入值与数组中索引为i的元素相加;
• compareAndSwap(int i, int expect,int update)如果当前值等于预期值,则以原子方式将数组位置i的元素设置为update的值.

	public static void methodB(){
		int []value = {1,2};
		AtomicIntegerArray atomicArray = new AtomicIntegerArray(value);
		atomicArray.getAndSet(0, 3);
		System.out.println(atomicArray.get(0));
		System.out.println(value[0]);

	}

// methodB
// 3
// 1

原子更新引用类型

• AtomicReference
• AtomicReferenceFieldUpdater
• AtomicMarkableReference(尚未研究)

class User{
	private String name;
	private int old;
	
	public User(String name,int old){
		this.name = name;
		this.old = old;
	}
	
	public String getName(){
		return name;
	}
	public int getOld(){
		return old;
	}
}

public static void methodC(){
		User sean = new User("Sean", 24);
		AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<User>();
		atomicUserRef.set(sean);
		User abel = new User("Abel", 25);
		atomicUserRef.compareAndSet(sean, abel);
		System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
		System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
	}

// methodC
// Abel
// 25

原子更新字段类

• AtomicIntegerFieldUpdater
• AtomicLongFieldUpdater
• AtomicStampedReference: 使用版本号解决CAS中可能出现的ABA问题.

	public static void methodD(){
		AtomicIntegerFieldUpdater<User> atomicIntegerFieldUpdater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "old");
		
		User abel = new User("abel", 25);
		System.out.println(atomicIntegerFieldUpdater.getAndIncrement(abel));
		System.out.println(atomicIntegerFieldUpdater.get(abel));
	}
	
// methodD
// Abel
// 25

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CAS机制与问题

CAS机制

CAS 即 Compare and Swap. 其在原子类与锁中使用广泛.

public final getAndIncrement(){
	for(;;){
		int current = get();
		int next = current+1;
		if(compareAndSwap(current, next))
			return current;
	}
}

public final boolean compareAndSet(int expect, int update){
	return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueoffset, expect, update);
}

在unsafe中是通过native方法调用linux指令进行完成的.
面试必问的CAS，你懂了吗？
Java中的CAS实现原理
漫画：什么是 CAS 机制？

问题

• 循环时间开销大
• 只能完成单个的原子的操作
• ABA问题

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Reference

[1]. Java 多线程编程核心技术
[2]. Java并发编程的艺术
[3]. 面试必问的CAS，你懂了吗？
[4]. Java中的CAS实现原理
[5]. 漫画：什么是 CAS 机制？
[6]. Java多线程系列–“JUC原子类”01之 框架