AtomicBoolean

AtomicBoolean的使用

• • 前言
  • 为什么使用AtomicBoolean？
  • 如何使用AtomicBoolean？
  • AtomicBoolean源码分析

 

前言
JDK1.5之后的java.util.concurrent.atomic包里，多了一批原子处理类。AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference。主要用于在高并发环境下的高效程序处理,来帮助我们简化同步处理。

为什么使用AtomicBoolean？
我们平时一般都是使用的boolean来表示布尔变量，但是在多线程情况下boolean是非线程安全的。为什么是非线程安全的呢？我们看下面的这个例子：
 

private volatile Boolean flag = false;
publich void test() {
  synchronized(flag) {
    //去做其他的事：访问临界资源
    flag = !flag;
  }
}

大家可以看到，这个操作好像并没有什么问题，我们使用了synchronized关键字对flag对象进行上锁，这时候同一时刻就只能有一个线程去运行test方法中的代码了。如果你这样想那就大错特错了，其实此时synchronized对这块资源不起任何作用。为什么不起作用呢？我们来分析一下：

对于对象flag来说主要有两个值true和false。但是true和false却是两个不同的常量对象，也就是说synchronized关键字其实锁住的只是false对象，当下面test方法中把flag改为true就表示了另外一个对象。这就是为什么synchronized关键字失效的原因。

如何去解决这个问题呢？这时候我们的AtomicBoolean类就可以出马了，他可以很好的去解决这个问题。下面我们就来好好地分析一下AtomicBoolean类吧。

如何使用AtomicBoolean？

在一开始我们曾经也说到，在单线程中我们使用boolean是完全没有问题的，我们看如下代码：

package com.sunhui.thread.CompletableFuture.Java8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

/**
 * @Description
 * @ClassName AtomicBooleanDemo
 * @Author SunHui
 * @Date 2021/7/15 4:17 下午
 */
public class AtomicBooleanDemo implements Runnable{

    private static boolean flag = true;
    private String name;
    
    public AtomicBooleanDemo(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        if(flag) {
            System.out.println(name + ",起床");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + ",上班");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + ",下班");
            flag = !flag;
        }else {
            System.out.println(name + "想进来却进不来");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        AtomicBooleanDemo demo1 = new AtomicBooleanDemo("张三");
        AtomicBooleanDemo demo2 = new AtomicBooleanDemo("李四");
        new Thread(demo1).start();
        new Thread(demo2).start();
    }
}

上面的代码功能是这样的，起床上班下班这三件事，一个人做完另外一个才可以继续做。这种boolean情况，在单线程状态下是安全的，但是在多线程条件下就是非线程安全的。我们可以创建两个线程去测试一下：

 原本我们想的是起床上班下班这三件事，一个人完成另外一个人再做，但是通过运行结果我们会发现，并列执行了。怎么才能实现我们的功能呢？我们再看下面的代码：

package com.sunhui.thread.CompletableFuture.Java8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @Description
 * @ClassName AtomicBooleanDemo
 * @Author SunHui
 * @Date 2021/7/15 4:17 下午
 */
public class AtomicBooleanDemo implements Runnable{
    
    private static AtomicBoolean flag = new AtomicBoolean(false);
    private String name;

    public AtomicBooleanDemo(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        if(flag.compareAndSet(false, true)) {
            System.out.println(name + ",起床");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + ",上班");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + ",下班");
            flag.set(false);
        }else {
            System.out.println(name + "想进来却进不来");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        AtomicBooleanDemo demo1 = new AtomicBooleanDemo("张三");
        AtomicBooleanDemo demo2 = new AtomicBooleanDemo("李四");
        new Thread(demo1).start();
        new Thread(demo2).start();
    }
}

此时我们换成AtomicBoolean，在运行一下看看：

 

我们会看到，此时执行的顺序就确定了张无忌想进来却进不来了。这就是其基本使用。下面我们分析一下其原理。

AtomicBoolean源码分析

废话少说，直接上源码：

    /**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that
     * the actual value was not equal to the expected value.
     */
    public final boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update) {
        int e = expect ? 1 : 0;
        int u = update ? 1 : 0;
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, e, u);
    }

这个compareAndSet源码里面调用了unsafe的compareAndSet方法，也就是使用了CAS机制，举一个我之前举的例子，这里expect和update是什么意思呢？也就是说我们现在的boolean如果不是except那就不更新，如果是我们预期的except，那就更新，更新的值就是update。也就是CAS原理，我们通过例子解释一下：

要给儿子订婚，你预期的儿媳妇是西施，但是儿子找的女朋友是貂蝉，你一看不是你预期的西施（except），一气之下就什么也不做，如果是预期的西施，那就给他们订婚。

 

注意：在这里我们还会发现一个问题，那就是我们的Boolean其实转化成了int类型，1表示true 0表示false。

这就是compareAndSet实现，底层使用的是CAS机制。当然还有很多其他的方法，我们可以看一下：

//返回当前值
public final boolean get() {
    return value != 0;
}
//先返回旧值，再设置新值
public final boolean getAndSet(boolean newValue) {
    boolean prev;
    do {
        prev = get();
    } while (!compareAndSet(prev, newValue));
    return prev;
}
//设置新值
public final void set(boolean newValue) {
    value = newValue ? 1 : 0;
}
//设置新值，该操作会让Java插入Store内存屏障，避免发生写操作重排序
public final void lazySet(boolean newValue) {
    int v = newValue ? 1 : 0;
    unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, v);
}

对于AtomicBoolean类其实是非常简单的。也是java并发机制中比较简单的类。这篇文章就先到这。如有问题还请指正。