Java 原子操作

一 概念 

  （automic operation）即不能被线程调度机制中断的操作。原子操作不需要进行同步控制。 

二 常见情况 

  如果问题中的变量除了long or double 以后的基本类型，对这些类型进行简单的赋值或者返回操作时是原子操作。为类型long and double 加上volatile修饰符，对这两个基本类型的操作也是原子的。 
  JVM中自增或减并不是原子操作，i++ or i-- 因为其中涉及一次读和写，在执行过程中可能被修改。 
  
三 实例：序列号问题 
   每个线程都可能在本地拥有一个本地的栈以维护一些变量的复本。如果把一个变量变成volatile，就等于告诉编译器不要做任何优化，这些优化可能会移除那些字段与线程里的本地复本保持同步的读写操作。  


四 原子操作只有对基本类型进行读取或赋值操作时才会被认为是安全的。 
   最安全的两个方针： 
       1 如果你要对类的某个方法进行同步，那么最好同步所有 的方法。 
       2 去除方法的同步控制时，要十分小心。通常这么做是因为性能的有瓶颈时，最好利 用性能评价工具证实。 


五 参考资料： 
《Thinking in java》 author:Bruce Eckel 
         基本线程－－共享受限资源－－解决共享资源竞争－－原子操作 
volatile: http://baike.baidu.com/view/608706.htm 
           http://galaxystar.iteye.com/blog/109150 
           内存模型 http://blog.csdn.net/silentbalanceyh/    archive/2009/10/13/4661230.aspx 

 

 

java.util.concurrent.atomic 包中提供了以下原子类, 它们是线程安全的类, 但是它们并不是通过同步和锁来实现的, 原子变量的操作会变为平台提供的用于并发访问的硬件原语.

• AtomicBoolean -- 原子布尔
• AtomicInteger -- 原子整型
• AtomicIntegerArray -- 原子整型数组
• AtomicLong -- 原子长整型
• AtomicLongArray -- 原子长整型数组
• AtomicReference -- 原子引用
• AtomicReferenceArray -- 原子引用数组
• AtomicMarkableReference -- 原子标记引用
• AtomicStampedReference -- 原子戳记引用
• AtomicIntegerFieldUpdater -- 用来包裹对整形 volatile 域的原子操作
• AtomicLongFieldUpdater -- 用来包裹对长整型 volatile 域的原子操作
• AtomicReferenceFieldUpdater -- 用来包裹对对象 volatile 域的原子操作

 

引入这些类的主要原因是为了实现一种所谓的无锁定且无等待算法. 如: 比较并交换 (CAS), 它的原理是比较当前值与期望值, 如果相同则表示该变量没有发生变化. 如下面的例子使用同步和CAS方式来实现一个ID生成器.

同步实现方式

 

class IDGenerator {
    private int id;

    public IDGenerator() {
    }

    public synchronized int nextInt() {
        return ++id;
    }
}

 

 

CAS实现方式

 

 

class IDGenerator {
    private final AtomicInteger id = new AtomicInteger(0);

    public IDGenerator() {
    }

    public int nextInt() {
        while (true) {
            int oldID = id.get();
            int newID = oldID + 1;
            if (id.compareAndSet(oldID, newID))
                return newID;
        }
    }
}