Java多线程—Java13个原子类操作类介绍及使用

Java多线程-Java13个原子类操作类介绍及使用

原子更新基本类型类:

使用原子的方式更新基本类型,Atomic包提供了以下3个类。

  • AtomicBoolean:原子更新布尔类型。
  • AtomicInteger:原子更新整型。
  • AtomicLong:原子更新长整型。

AtomicInteger常用方法如下:

  • int addAndGet(int delta):以原子方式将输入的数值与实例中的值(AtomicInteger里的value)相加,并返回结果。
  • boolean compareAndSet(int expect,int update):如果输入的数值等于预期值,则以原子方式将该值设置为输入的值。
  • int getAndIncrement():以原子方式将当前值加1,注意,这里返回的是自增前的值。
  • void lazySet(int newValue):最终会设置成newValue,使用lazySet设置值后,可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。
  • int getAndSet(int newValue):以原子方式设置为newValue的值,并返回旧值。

代码示例:

    static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);
    
    public static void main(String[] args) {
        AtomicIntegerTest();
    }

    public static void AtomicIntegerTest() {
        System.out.println(ai.getAndIncrement());
        System.out.println(ai.get());
    }

运行结果:

1
2

getAndIncrement的源码如代码:

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

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

源码中for循环体的第一步先取得AtomicInteger里存储的数值,第二步对AtomicInteger的当前数值进行加1操作,关键的第三步调用compareAndSet方法来进行原子更新操作,该方法先检查当前数值是否等于current,等于意味着AtomicInteger的值没有被其他线程修改过,则将AtomicInteger的当前数值更新成next的值,如果不等compareAndSet方法会返回false,程序会进入for循环重新进行compareAndSet操作。

原子更新数组

  • AtomicIntegerArray:原子更新整型数组里的元素。
  • AtomicLongArray:原子更新长整型数组里的元素。
  • AtomicReferenceArray:原子更新引用类型数组里的元素。

AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型,其常用方法如下:

  • int addAndGet(int i,int delta):以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加。
  • boolean compareAndSet(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的元素设置成update值。

实例代码如代码:

    static AtomicIntegerArray aiA = new AtomicIntegerArray(5);

    public static void AtomicIntegerArrayTest() {
        System.out.println(aiA.addAndGet(2, 5));
        System.out.println(aiA.get(1));
        System.out.println(aiA.compareAndSet(1, 0, 9));
        System.out.println(aiA.get(1));
        System.out.println(aiA.getAndSet(0, 3));
        System.out.println(aiA.get(0));
        System.out.println(aiA.length());
    }
    public static void main(String[] args) {
        AtomicIntegerArrayTest();
    }

运行结果:

5
0
true
9
0
3
5

原子更新引用类型

  • AtomicReference:原子更新引用类型。
  • AtomicReferenceFieldUpdater:原子更新引用类型里的字段。
  • AtomicMarkableReference:原子更新带有标记位的引用类型。可以原子更新一个布尔类型的标记位和引用类型。构造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef,boolean initialMark)。

代码示例:

static class User {
        private String name;
        private int old;
        //get set 构造 略
}

public static AtomicReference atomicUserRef = new AtomicReference();
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User("conan", 15);
        atomicUserRef.set(user);
        User updateUser = new User("Shinichi", 17);
        atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);
        System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
        System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
        System.out.println("=========================");
}

运行结果:

Shinichi
17
=========================

原子更新字段类

  • AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整型的字段的更新器。
  • AtomicLongFieldUpdater:原子更新长整型字段的更新器。
  • AtomicStampedReference:原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来,可用于原子的更新数据和数据的版本号,可以解决使用CAS进行原子更新时可能出现的ABA问题。

AstomicIntegerFieldUpdater的示例代码如代码:

// 创建原子更新器,并设置需要更新的对象类和对象的属性
    private static AtomicIntegerFieldUpdater a = AtomicIntegerFieldUpdater
            .newUpdater(User.class, "old");

    public static void main(String[] args) {
        // 设置柯南的年龄是10岁
        User conan = new User("conan", 10);
        // 柯南长了一岁,但是仍然会输出旧的年龄
        System.out.println(a.getAndIncrement(conan));
        // 输出柯南现在的年龄
        System.out.println(a.get(conan));
    }

    public static class User {
        private String name;

        public volatile int old;

        public User(String name, int old) {
            this.name = name;
            this.old = old;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public int getOld() {
            return old;
        }
    }

运行结果:

10
11

ABA问题代码示例:

public class AtomicReferenceABATest {
    public final static AtomicReference ATOMIC_REFERENCE = new AtomicReference("abc");

    public static void main(String []args) {
        for(int i = 0 ; i < 100 ; i++) {
            final int num = i;
            new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(Math.abs((int)(Math.random() * 100)));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if(ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc" , "abc2")) {
                        System.out.println( ATOMIC_REFERENCE.get());
                        System.out.println("我是线程:" + num + ",我获得了锁进行了对象修改!");
                    }
                }
            }.start();
        }
        new Thread() {
            public void run() {
                while(!ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc2", "abc"));
                System.out.println( ATOMIC_REFERENCE.get());
                System.out.println("已经改为原始值!");
            }
        }.start();
    }
}

运行结果:

abc2
我是线程:1,我获得了锁进行了对象修改!
abc
已经改为原始值!
abc2
我是线程:59,我获得了锁进行了对象修改!

 

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