java.util.concurrent源码阅读 02 关于java.util.concurrent.atomic包

Aomic包下有四种数据类型:AomicBoolean, AomicInteger, AomicLong和AomicReferrence(针对Object的)以及它们的数组类型, 和相对应的AtomicXXXFieldUpdater.
各种数据类型中所有的原子操作都依赖于sun.misc.Unsafe这个类和CAS操作.

sun.misc.Unsafe

Java是一个安全的开发工具, 大部分的底层操作全部封装在JNI中, 阻止开发人员犯很多低级的错误. 但是jdk依然提供了Unsafe类, 用于操作内存. 事实上, jdk是禁止直接构建Unsafe实例的, Unsafe.getUnsafe()只允许被JDK信任的类调用, 如果直接调用会抛出SecutiryException.(进一步了解https://dzone.com/articles/understanding-sunmiscunsafe.)

CAS

现代主流CPU都支持的一种硬件级别的原子操作, 比较并交换, 操作包含三个操作数:

内存位置(V)
预期原值(A)
新值(B)

如果内存位置的值与预期原值相匹配, 那么处理器会自动将该位置值更新为新值,否则, 处理器不做任何操作.无论哪种情况, 它都会在 CAS 指令之前返回该位置的值.

优点: 效率高, 无锁

AtomicXXXX四种数值类型

  1. value成员都是volatile:
    保证写volatile变量会强制把CPU写缓存区的数据刷新到内存;
    读volatile变量时,使缓存失效,强制从内存中读取最新的值.
  2. 基本方法get/set
  3. 主要方法:
    compareAndSet,
    weakCompareAndSet,
    lazySet,
    getAndSet: 取当前值, 使用当前值和准备更新的值做CAS.
  4. 对于Long和Integer
    getAndIncrement/incrementAndGet,
    getAndDecrement/decrementAndGet,
    getAndAdd/addAndGet.
    三组方法都和getAndSet,取当前值,加减之得到准备更新的值,再做CAS,/左右的区别在于返回的是当前值还是更新值.

以AtomicInteger为例详细说明

1.成员变量

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
//如前所述, 用于直接操作内存的类
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
//内存中,成员变量的地址相对于对象的偏移量
private static final long valueOffset;

//利用unsafe计算偏移量valueOffset
static {
     try {
        valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
      } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}

//存储int值
//volatile保证了新值能立即同步到主内存,以及每次使用前立即从主内存刷新. 
//当把变量声明为volatile类型后,编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的.
private volatile int value;

2.构造函数

/**
 * Creates a new AtomicInteger with the given initial value.
 * @param initialValue the initial value
 */
public AtomicInteger(int initialValue) {
    value = initialValue;
}

/**
 * Creates a new AtomicInteger with initial value {@code 0}.
 */
public AtomicInteger() {
}

3.get/set

/**
 * Gets the current value.
 * @return the current value
 */
public final int get() {
    return value;
}

/**
 * Sets to the given value.
 * @param newValue the new value
 */
public final void set(int newValue) {
    value = newValue;
}

4.主要方法

/**
 * Eventually sets to the given value.
 * @param newValue the new value
 * @since 1.6
 */
//putOrderedXXX方法是putXXXVolatile方法的延迟实现,不保证值的改变被其他线程立即看到.
//volatile变量的修改可以立刻让所有的线程可见,lazySet说白了就是以普通变量的方式来写变量
public final void lazySet(int newValue) {
    unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
}

/**
 * Atomically sets to the given value and returns the old value.
 *
 * @param newValue the new value
 * @return the previous value
 */
public final int getAndSet(int newValue) {
    for (;;) {
        int current = get();
        if (compareAndSet(current, newValue))
            return current;
    }
}

/**
 * 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 true if successful. False return indicates that
 * the actual value was not equal to the expected value.
 */
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

/**
 * Atomically sets the value to the given updated value
 * if the current value {@code ==} the expected value.
 *
 * <p>May <a href="package-summary.html#Spurious">fail spuriously</a>
 * and does not provide ordering guarantees, so is only rarely an
 * appropriate alternative to {@code compareAndSet}.
 *
 * @param expect the expected value
 * @param update the new value
 * @return true if successful.
 */
public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

/**
 * Atomically increments by one the current value.
 *
 * @return the previous value
 */
public final int getAndIncrement() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

/**
 * Atomically decrements by one the current value.
 *
 * @return the previous value
 */
public final int getAndDecrement() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current - 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

/**
 * Atomically adds the given value to the current value.
 *
 * @param delta the value to add
 * @return the previous value
 */
public final int getAndAdd(int delta) {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + delta;
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

/**
 * Atomically increments by one the current value.
 *
 * @return the updated value
 */
public final int incrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

/**
 * Atomically decrements by one the current value.
 *
 * @return the updated value
 */
public final int decrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current - 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

/**
 * Atomically adds the given value to the current value.
 *
 * @param delta the value to add
 * @return the updated value
 */
public final int addAndGet(int delta) {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + delta;
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

/**
 * Returns the String representation of the current value.
 * @return the String representation of the current value.
 */
public String toString() {
    return Integer.toString(get());
}


public int intValue() {
    return get();
}

public long longValue() {
    return (long)get();
}

public float floatValue() {
    return (float)get();
}

public double doubleValue() {
    return (double)get();
}
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,099评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,828评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,540评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,848评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,971评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,132评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,193评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,934评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,376评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,687评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,846评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,537评论 4 335
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,175评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,887评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,134评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,674评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,741评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容

  • 从三月份找实习到现在,面了一些公司,挂了不少,但最终还是拿到小米、百度、阿里、京东、新浪、CVTE、乐视家的研发岗...
    时芥蓝阅读 42,220评论 11 349
  • Java8张图 11、字符串不变性 12、equals()方法、hashCode()方法的区别 13、...
    Miley_MOJIE阅读 3,697评论 0 11
  • 天空灰的发白 就像兔子的尾巴 冲出象牙之口 想象没有办法舒展 龙川之水 流淌着工业的源头 仪器与价值的比重 颠覆嘈...
    读叔阅读 416评论 0 1
  • 美丽的重庆!向往的城市,安闲自在! 古老的文化,验证了传奇的人生! 山清水秀!
    古老的封印阅读 331评论 0 0
  • 常常看到妈妈们说,每天一到宝宝的小觉时间就如临大敌,颤颤兢兢。抱进房间,嘘嘘嘘拍拍拍,唱歌唱到要缺氧了,从哄睡到闭...
    小侃侃谈育儿阅读 380评论 0 0