从JDK1.5开始,Java提供了java.util.concurrent.atomic
包,该包中的原子操作类提供了一种使用简单、性能高效(使用CAS操作,无需加锁)、线程安全地更新一个变量的方式。
根据变量类型的不同,Atomic包中的这12个原子操作类(都是使用Unsafe实现的包装类)可以分为4种类型:
原子更新基本类型:AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong
原子更新数组:AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray
原子更新引用:AtomicReference、AtomicReferenceFiledUpdater、AtomicMarkableReference
原子更新字段(属性):AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicStampedReference
原子更新基本类型类
使用原子的方式更新基本类型,Atomic包提供了以下3个类:
①AtomicBoolean
②AtomicInteger
③AtomicLong
这三个类提供的方式几乎是一模一样,下面以AtomicInteger
为例进行讲解,AtomicInteger
的常用的方法如下:
int addAndGet(int delta)
以原子方式将AtomicInteger的value设置为:delta + 原value,返回更新后的值(即delta + 原value)
boolean compareAndSet(int expect, int update)
以原子的方式,如果AtomicInteger的当前值是expect,则将AtomicInteger的值设置为update
int getAndIncrement()
以原子的方式将AtomicInteger的当前值加1,注意:返回的是加1前的值
void lazySet(int newValue)
最终将AtomicInteger设置为newValue(使用lazySet设置值后,其他线程可能在之后的一段时间内还是可以读到旧的值)
int getAndSet(int newValue)
以原子的方式将AtomicInteger设置为newValue
基本使用方式示例:
public void test(){
Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
for(int i = 0; i < 10; i++){
executor.execute(()->{
System.out.println("atomicInteger的当前值:" + atomicInteger.addAndGet(1));
});
}
}
//输出如下(输出顺序可能不同,但结果一定是正确的)
atomicInteger的当前值:1
atomicInteger的当前值:2
atomicInteger的当前值:4
atomicInteger的当前值:5
atomicInteger的当前值:3
atomicInteger的当前值:7
atomicInteger的当前值:6
atomicInteger的当前值:9
atomicInteger的当前值:8
atomicInteger的当前值:10
其内部实现原子操作的原理是通过UnSafe
类的CAS
操作。//TODO 具体实现
其他Java
的基本类型均可以使用类似的思路实现。
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:
①AtomicIntegerArray
:原子更新整型数组里的元素
②AtomicLongArray
:原子更新长整型数组里的元素
③AtomicReferenceArray
:原子更新引用类型数组里的元素
以AtomicIntegerArray
为例,主要是提供以原子的方式更新数组里的整型元素,其主要方法如下:
int addAndGet(int i, int delta)
以原子的方式将数组中i位置处的元素值加上delta,返回:i位置处的元素的旧值+ delta
boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
如果当前值等于预期值(数组i位置处的元素),则以原子的方式将数组i位置处的元素值设置为update
使用示例:
public void testAtomicIntegerArray() {
int[] originArray = new int[]{1, 2, 3};
AtomicIntegerArray array = new AtomicIntegerArray(originArray);
array.getAndSet(0, 8);
System.out.println(array.get(0));
System.out.println(originArray[0]);
}
//输出结果:
8
1 ----注意这里,构造方法中是将原数组复制了一份,所以对AtomicIntegerArray的操作,不会影响原数组
原子更新引用类型
如果要原子更新多个变量,就需要使用原子更新引用类型,Atomic提供了3个类:
①AtomicReference
:原子更新引用类型
②AtomicReferenceFiledUpdater
:原子更新引用类型里的字段
③AtomicMarkableReference
:原子更新带有标记位的引用类型
以AtomicReference
为例,演示代码如下:
class AtomicReferenceExample{
private AtomicReference<User> userAtomicReference = new AtomicReference<>();
@Test
public void test(){
User originUser = new User(18, "小岳");
userAtomicReference.set(originUser);
User updateUser = new User(28, "老岳");
userAtomicReference.compareAndSet(originUser, updateUser);
System.out.println(userAtomicReference.get().getName() + ":" + userAtomicReference.get().getAge());
}
class User{
private String name;
private int age;
public User(int age, String name){
this.name = name;
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
public String getName() {
return name;
}
}
}
//输出如下
老岳:28
原子更新字段类
如果需要原子地更新某个类里的某个字段,就需要使用原子更新字段类,Atomic包提供了一下3个类进行原子字段更新。
①AtomicIntegerFieldUpdater
:原子更新整型的字段
②AtomicLongFieldUpdater
:原子更新长整型的字段
③AtomicStampedReference
:原子更新带有版本号的引用类型(可以解决CAS操作的ABA问题)
使用更新字段类必须使用静态方法newUpdater(Class<U> tclass, String fieldName)
创建一个更新器(同时指定要更新的类和该类中的要更新的字段名),并且该字段必须用public volatile
修饰。
以AtomicIntegerFieldUpdater
为例,演示代码如下:
class AtomicIntegerFieldUpdaterExample{
private AtomicIntegerFieldUpdater<User> fieldUpdater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "age");
@Test
public void test(){
User user = new User(18, "小岳");
fieldUpdater.addAndGet(user, 10);
System.out.println("user现在的年龄:" + fieldUpdater.get(user));
}
class User{
private String name;
public volatile int age;
public User(int age, String name){
this.name = name;
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
public String getName() {
return name;
}
}
}
//输出如下
user现在的年龄:28