原子操作工具类
原子操作工具类
文章目录
-
- 原子操作工具类
- 1、测试synchronize互斥锁和其他原子工具类修改属性的效率
- 2、整型数组原子操作工具类操作修改数组
- 3、整型原子操作工具类
- 4、原子整型字段更新器
- 5、原子引用字段更新器
- 6、标记引用工具类
- 7、Long类型原子操作类 和自定义原子二元操作函数工具类
1、测试synchronize互斥锁和其他原子工具类修改属性的效率
package com.bilibili.juc.atomics;
import lombok.Data;
import javax.lang.model.element.VariableElement;
import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.atomic.LongAccumulator;
import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;
/**
* 测试synchronize和其他Long类型的原子操作工具类的效率
*/
class ClickNumber //资源类
{
int number = 0;
public synchronized void clickBySynchronized() {
number++;
}
//AtomicLong是采用的CAS执行的原子操作，在低并发效率还可以，高并发不行
AtomicLong atomicLong = new AtomicLong(0);
public void clickByAtomicLong() {
atomicLong.getAndIncrement();
}
//采用了一种分段的方式来处理原子操作。它将内部的数值分成多个段（Cells），每个段都有自己的原子计数。不同线程对不同的段进行增加操作，
// 减少了竞争，从而提高了性能。
LongAdder longAdder = new LongAdder();
public void clickByLongAdder() {
longAdder.increment();
}
//定义一个二元操作函数 ，x是当前值，y是accumulate()的值，初始值为0 0+1，1+1，2+1，3+1
LongAccumulator longAccumulator = new LongAccumulator((x, y) -> x + y, 0);
public void clickByLongAccumulator() {
longAccumulator.accumulate(1);
}
}
/**
* 需求： 50个线程，每个线程100W次，总点赞数出来
*/
public class AccumulatorCompareDemo {
public static final int _1W = 10000;
public static final int threadNumber = 50;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ClickNumber clickNumber = new ClickNumber();
long startTime;
long endTime;
CountDownLatch countDownLatch1 = new CountDownLatch(threadNumber);
CountDownLatch countDownLatch2 = new CountDownLatch(threadNumber);
CountDownLatch countDownLatch3 = new CountDownLatch(threadNumber);
CountDownLatch countDownLatch4 = new CountDownLatch(threadNumber);
startTime = System.currentTimeMillis();
//50个线程，每个线程累加100万次
for (int i = 1; i <= threadNumber; i++) {
new Thread(() -> {
try {
for (int j = 1; j <= 100 * _1W; j++) {
clickNumber.clickBySynchronized();
}
} finally {
//每完成一次计数器减一，为0时停止阻塞
countDownLatch1.countDown();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch1.await();
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("----costTime: " + (endTime - startTime) + " 毫秒" + "\t clickBySynchronized: " + clickNumber.number);
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 1; i <= threadNumber; i++) {
new Thread(() -> {
try {
for (int j = 1; j <= 100 * _1W; j++) {
clickNumber.clickByAtomicLong();
}
} finally {
//每完成一次计数器减一，为0时停止阻塞
countDownLatch2.countDown();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch2.await();
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("----costTime: " + (endTime - startTime) + " 毫秒" + "\t clickByAtomicLong: " + clickNumber.atomicLong.get());
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 1; i <= threadNumber; i++) {
new Thread(() -> {
try {
for (int j = 1; j <= 100 * _1W; j++) {
clickNumber.clickByLongAdder();
}
} finally {
//每完成一次计数器减一，为0时停止阻塞
countDownLatch3.countDown();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch3.await();
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("----costTime: " + (endTime - startTime) + " 毫秒" + "\t clickByLongAdder: " + clickNumber.longAdder.sum());
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 1; i <= threadNumber; i++) {
new Thread(() -> {
try {
for (int j = 1; j <= 100 * _1W; j++) {
clickNumber.clickByLongAccumulator();
}
} finally {
countDownLatch4.countDown();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch4.await();
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("----costTime: " + (endTime - startTime) + " 毫秒" + "\t clickByLongAccumulator: " + clickNumber.longAccumulator.get());
}
}
运行结果----costTime: 2559 毫秒 clickBySynchronized: 50000000
----costTime: 866 毫秒 clickByAtomicLong: 50000000
----costTime: 91 毫秒 clickByLongAdder: 50000000
----costTime: 55 毫秒 clickByLongAccumulator: 50000000Process finished with exit code 0
2、整型数组原子操作工具类操作修改数组
package com.bilibili.juc.atomics;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;
/**
* 整型数组原子操作工具类操作修改数组
*/
public class AtomicIntegerArrayDemo
{
public static void main(String[] args)
{
AtomicIntegerArray atomicIntegerArray = new AtomicIntegerArray(new int[5]);
//AtomicIntegerArray atomicIntegerArray = new AtomicIntegerArray(5);
//AtomicIntegerArray atomicIntegerArray = new AtomicIntegerArray(new int[]{1,2,3,4,5});
for (int i = 0; i <atomicIntegerArray.length(); i++) {
System.out.println(atomicIntegerArray.get(i));
}
System.out.println();
int tmpInt = 0;
//给指定的索引设置新值
tmpInt = atomicIntegerArray.getAndSet(0,1122);
System.out.println(tmpInt+"\t"+atomicIntegerArray.get(0));
//给自定索引的数值加一
tmpInt = atomicIntegerArray.getAndIncrement(0);
System.out.println(tmpInt+"\t"+atomicIntegerArray.get(0));
}
}
运行结果：
0
0
0
0
00 1122
1122 1123Process finished with exit code 0
3、整型原子操作工具类
package com.bilibili.juc.atomics;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
整型原子操作工具类
*/
class MyNumber
{
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
public void addPlusPlus()
{
atomicInteger.getAndIncrement();
}
}
public class AtomicIntegerDemo
{
public static final int SIZE = 50;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
MyNumber myNumber = new MyNumber();
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(SIZE);
//50个线程，每个线程自增1000次，最后拿到打印结果50000
for (int i = 1; i <=SIZE; i++) {
new Thread(() -> {
try {
for (int j = 1; j <=1000; j++) {
myNumber.addPlusPlus();
}
} finally {
//每个线程执行完就会减一，计数器减到0就会停止阻塞
countDownLatch.countDown();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
//等待上面50个线程全部计算完成后，再去获得最终值
//暂停几秒钟线程
//try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
//计数器减到0就会停止阻塞
countDownLatch.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"result: "+myNumber.atomicInteger.get());
}
}
运行结果：main result: 50000
4、原子整型字段更新器
用来操作类中整型字段
package com.bilibili.juc.atomics;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;
/**
* AtomicIntegerFieldUpdate 对类中的指定整型类型字段进行 原子自增操作
*/
class BankAccount//资源类
{
String bankName = "CCB";
//更新的对象属性必须使用 public volatile 修饰符。 JMM三大特性 原子性，可见性，有序性 ；volatile 不能保证原子性
public volatile int money = 0;//钱数
public void add()
{
money++;
}
//因为对象的属性修改类型原子类都是抽象类，所以每次使用都必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类和属性。
AtomicIntegerFieldUpdater<BankAccount> fieldUpdater =
AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(BankAccount.class,"money");
//不加synchronized，保证高性能原子性，局部微创小手术
public void transMoney(BankAccount bankAccount)
{
fieldUpdater.getAndIncrement(bankAccount);
}
}
/**
* 以一种线程安全的方式操作非线程安全对象的某些字段。
*
* 需求：
* 10个线程，
* 每个线程转账1000，
* 不使用synchronized,尝试使用AtomicIntegerFieldUpdater来实现。
*/
public class AtomicIntegerFieldUpdaterDemo
{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
BankAccount bankAccount = new BankAccount();
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
for (int i = 1; i <=10; i++) {
new Thread(() -> {
try {
for (int j = 1; j <=1000; j++) {
//bankAccount.add();
bankAccount.transMoney(bankAccount);
}
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"result: "+bankAccount.money);
}
}
运行结果：main result: 10000
5、原子引用字段更新器
package com.bilibili.juc.atomics;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
/**
* 原子引用字段更新器
*/
class MyVar //资源类
{
public volatile Boolean isInit = Boolean.FALSE;
//把指定isInit的操作变为原子操作
AtomicReferenceFieldUpdater<MyVar,Boolean> referenceFieldUpdater =
AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(MyVar.class,Boolean.class,"isInit");
public void init(MyVar myVar)
{
if (referenceFieldUpdater.compareAndSet(myVar,Boolean.FALSE,Boolean.TRUE))
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"----- start init,need 2 seconds");
//暂停几秒钟线程
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"----- over init");
}else{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"----- 已经有线程在进行初始化工作。。。。。");
}
}
}
/**
* 需求：
* 多线程并发调用一个类的初始化方法，如果未被初始化过，将执行初始化工作，
* 要求只能被初始化一次，只有一个线程操作成功
*/
public class AtomicReferenceFieldUpdaterDemo
{
public static void main(String[] args)
{
MyVar myVar = new MyVar();
for (int i = 1; i <=5; i++) {
new Thread(() -> {
myVar.init(myVar);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
运行结果：
1 ----- start init,need 2 seconds
2 ----- 已经有线程在进行初始化工作。。。。。
4 ----- 已经有线程在进行初始化工作。。。。。
3 ----- 已经有线程在进行初始化工作。。。。。
5 ----- 已经有线程在进行初始化工作。。。。。
1 ----- over init
6、标记引用工具类
用它实现CAS(compare and swap)
package com.bilibili.juc.atomics;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicMarkableReference;
/**
标记引用工具类用来实现CAS
*/
public class AtomicMarkableReferenceDemo
{
static AtomicMarkableReference markableReference = new AtomicMarkableReference(100,false);
public static void main(String[] args)
{
new Thread(() -> {
boolean marked = markableReference.isMarked();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"默认标识："+marked);
//暂停1秒钟线程（这就是为什么t2也是false）,等待后面的T2线程和我拿到一样的模式flag标识，都是false
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
//拿到期望的标识false ,把markableReference的标识设置为true
markableReference.compareAndSet(100,1000,marked,!marked);
boolean t1marked = markableReference.isMarked();
System.out.println("t1修改后的mark:"+t1marked);
},"t1").start();
new Thread(() -> {
boolean marked = markableReference.isMarked();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"默认标识："+marked);
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
boolean beforeT2Update = markableReference.isMarked();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"修改前的标识："+marked);
//如果 markableReference 中的引用是 100 且标志位的状态与 marked 变量相同，那么它将把引用更改为 2000，并将标志位的状态取反。
boolean b = markableReference.compareAndSet(100, 2000, marked, !marked);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"t2线程CAS修改result： "+b);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+markableReference.isMarked());
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+markableReference.getReference());
},"t2").start();
}
}
/**
* CAS----Unsafe----do while+ABA---AtomicStampedReference,AtomicMarkableReference
*
* AtomicStampedReference,version号，+1；
*
* AtomicMarkableReference，一次，false，true
*
*/
运行结果：
t1 默认标识：false
t2 默认标识：false
t1修改后的mark:true
t2 修改前的标识：false
t2 t2线程CAS修改result： false
t2 true
t2 1000Process finished with exit code 0
7、Long类型原子操作类 和自定义原子二元操作函数工具类
package com.bilibili.juc.atomics;
import java.util.concurrent.atomic.LongAccumulator;
import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;
import java.util.function.LongBinaryOperator;
/**
Long类型原子操作类 采用了一种分段的方式来处理原子操作。它将内部的数值分成多个段（Cells），每个段都有自己的原子计数。不同线程对不同的段进行增加操作，
减少了竞争，从而提高了性能。
自定义原子二元操作函数工具类：LongAccumulator
*/
public class LongAdderAPIDemo
{
public static void main(String[] args)
{
LongAdder longAdder = new LongAdder();
longAdder.increment();
longAdder.increment();
longAdder.increment();
System.out.println(longAdder.sum());
//自定义原子二元操作函数工具类
LongAccumulator longAccumulator = new LongAccumulator(new LongBinaryOperator()
{
@Override
public long applyAsLong(long left, long right)
{
return left + right;
}
},0);
longAccumulator.accumulate(1);//1
longAccumulator.accumulate(3);//4
System.out.println(longAccumulator.get());
}
}
运行结果：
3
4
好了以上就是一些常用的原子操作工具类。