Java原子操作类

本篇文章主要介绍Java并发包中的13中原子操作类

当程序更新一个变量时,如果多线程同时更新这个变量,可能得到期望之外的值,比如变量i=1,A线程更新i+1,B线程也更新i+1,经过两个线程操作之后可能i不等于3,而是等于2。因为A和B线程在更新变量i的时候拿到的i都是1,这就是线程不安全的更新操作,通常我们会使用synchronized来解决这个问题,synchronized会保证多线程不会同时更新变量i。

而Java从JDK 1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包(以下简称Atomic包),这个包中的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。

因为变量的类型有很多种,所以在Atomic包里一共提供了13个类,属于4种类型的原子更新方式,分别是原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用和原子更新属性(字段)。Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类

java.util.concurrent.atomic包的底层使用CAS+volatile来保证所有的操作都是原子性

原子更新基本类型

AtomicInteger:原子更新整形

AtomicBoolean:原子更新布尔形

AtomicLong:原子更新长整形

上面三个原子操作类的使用方法大多都相同,下面使用AtomicInteger来介绍常用的API

初始化 AtomicInteger atomic = new AtomicInteger(100);

get():获取当前值

addAndGet(int delta) :以原子方式将给定值添加到当前值,并返回添加后的值

decrementAndGet():以原子的方式将当前值减一,返回减后的值

incrementAndGet():以原子的方式将当前值加一,返回加后的值

getAndDecrement():以原子的方式将当前值减一,返回减前的值

getAndIncrement():以原子的方式将当前值加一,返回加前的值

例子

Java原子操作类_第1张图片

结果:

原子更新数组

通过原子的方式更新数组里的某个元素,Atomic包提供了以下3个类。

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。

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。

decrementAndGet(int i):以原子的方式将索引为i的值减一,返回减后的值

incrementAndGet(int i):以原子的方式将索引为i的值加一,返回加后的值

getAndDecrement(int i):以原子的方式将索引为i的值减一,返回减前的值

getAndIncrement(int i):以原子的方式将索引为i的值加一,返回加前的值

例子

Java原子操作类_第2张图片

结果

需要注意的是,数组value通过构造方法传递进去,然后AtomicIntegerArray会将当前数组复制一份,所以当AtomicIntegerArray对内部的数组元素进行修改时,不会影响传入的数组

原子更新引用类型

原子更新基本类型的AtomicInteger,只能更新一个变量,如果要原子更新多个变量,就需要使用这个原子更新引用类型提供的类。Atomic包提供了以下3个类。

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。

上面三个类的使用方法都类似,使用AtomicReference的常用方法

set(V newValue):设置一个值

getAndSet(V newValue):原子地设置为给定值并返回旧值

compareAndSet(V expect, V update):如果当前值是期望值,则原子化地将该值设置为给定的更新值

例子

Java原子操作类_第3张图片

结果

原子更新字段类

如果需原子地更新某个类里的某个字段时,就需要使用原子更新字段类,Atomic包提供了以下3个类进行原子字段更新

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

要想原子地更新字段类需要两步。第一步,因为原子更新字段类都是抽象类,每次使用的时候必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器,并且需要设置想要更新的类和属性。第二步,更新类的字段(属性)必须使用public volatile修饰符。

例子

Java原子操作类_第4张图片

结果

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