第22讲 | AtomicInteger底层实现原理是什么？如何在自己的产品代码中应用CAS操作？

AtomicInteger底层实现原理是什么？如何在自己的产品代码中应用CAS操作？

AutomicInteger是对int类型的一个封装，提供原子性的访问和更新操作，原子操作的实现是基于cas（compare-and-swap）来实现的。

什么是原子性访问？

一组操作要么全部成功，要么全部失败。

原子类操作都有哪些？

不光有AtomicInteger，还有很多原子类操作的类型。基本分为6类：

Atomic*：AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicBoolean

以AtomicInteger为例：

查看相关的方法：

把当前的值获取到，并且设置新的值。

获取当前的值，并且自增。为 +1

获取当前的值，并且自减。为 -1

获取当前的值，并加上预期的值，一次性地加减我们想要的数值。

如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将该值更新为输入值（update）

Atomic*Array 数组

AtomicIntegerArray：整形数组原子类；
AtomicLongArray：长整形数组原子类；
AtomicReferenceArray ：引用类型数组原子类。

AtomicIntegerArray：相当于将AtomicInteger组合成为一个数组。其他的类似，只是类型不同。

Atomic\Reference 引用类型原子类

AtomicReference ，让一个对象保证原子性。这样相比于AtomicInteger类型的好处就是，我们可以通过对象来同时对多个属性来赋值。
AtomicStampedReference：对 AtomicReference 的升级，在此基础上还加了时间戳，用于解决 CAS 的 ABA 问题。
AtomicMarkableReference：和 AtomicReference 类似，多了一个绑定的布尔值，可以用于表示该对象已删除等场景。

Atomic\FieldUpdater 原子更新器

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整形的更新器；
• AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整形的更新器；
• AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用的更新器。

将原来不具备原子性的变量，更新为原子的变量。

Adder 加法器

LongAdder 和 DoubleAdder

Accumulator 积累器
最后一种叫 Accumulator 积累器，分别是 LongAccumulator 和 DoubleAccumulator。

AtomicInteger 中的CAS

AtomicInteger 中getAndAdd

此处调用到Unsafe变量：

Unsafe 的 getAndAddInt 方法是通过循环 + CAS 的方式来实现的，在此过程中，它会通过 compareAndSwapInt 方法来尝试更新 value 的值，如果更新失败就重新获取，然后再次尝试更新，直到更新成功。

CAS更加底层如何实现的？

这依赖于CPU提供的特定指令，具体根据体系结构的不同还存在着明显区别。比如， x86 CPU提供cmpxchg指令；而在精简指令集的体系架构中，则通常是靠一对儿指令（如“load and reserve”和“store conditional”）实现的，在大多数处理器上CAS都是个非常轻量级的操作，这也是其优势所在。

如何在自己的产品代码中应用CAS操作？

Java9中移除了 Unsafe.moniter Enter()/moniterEXit()，导致无法平滑升级到新的JDK版本。目前Java提供了两种公共API，可以实现这种CAS操作，比如使用 java.util.concurrent.atomic.AtomicLongFieldUpdater，它是基于反射机制创建，我们需要保证类型和字段名称正确。