Java 原子类

一般情况下如果我们想避免原子性问题的时都会选择加锁,但是我们都知道加锁和解锁是有消耗的。并且只要有加锁、解锁就会伴随着线程阻塞、线程的唤醒,这样线程的切换也是消耗性能的。

从JDK1.5起就提供了原子类,能无锁的避免原子性问题,所以在简单的情况下,而且是只有就竞争一个共享变量的情况下,可以使用Java原子类,如果是多个共享变量的话基本上只能加锁了,原子类就不太好使了!
Java原子类可以分为五大类:原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用类型、原子更新属性(类的字段)、原子累加器。
它们是怎么做到没加锁实现原子性的呢?没什么大秘密就是硬件的支持!我们知道CPU指令肯定是原子性的,为了解决并发的问题CPU提供了一条指令——CAS(compare and swap 即比较并交换)。

CAS 指令包含 3 个参数:共享变量的内存地址 A、用于比较的值 B 和共享变量的新值 C。只有当内存中地址A的值等于B,才能把地址A的值变成C。

也就是只有预期值B等于内存地址A中的值时,表明共享变量没有被其他线程修改过,所以才允许更新新值,这样就保证了原子性!

CAS还会有ABA问题,就是当你比较的时候,可能你的值被一个线程改了之后,另一个线程又改了回来,然后你比较的时候发现和预期值一样,其实是被改过的。就类似你走在路上,你手机放口袋里,小偷偷走了你的手机,但是一抬头看到了头上的监控,又默默的放回你的口袋。你根本不知道发生了这件事,然后悠然的拿起手机,刷了波朋友圈,又默默的塞进口袋。。。

大部分情况下不需要关心这个,例如基本类型等,但是原子更新引用类型,因为可能比较的时候线程但是里面的某个属性已经变了。可以添加一个版本号来避免这个问题。

通常利用CAS来解决并发问题都通过自旋手段,这里的自旋的其实循环尝试,再说白一点就是while循环。举个例子来看一下AtomicInteger源码,声明了 private volatile int value; 通过volatile 关键字保证可见性。

public final int getAndIncrement() {
   return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
   int var5;
   do {
       var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);  //读取内存中的值
   } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)); //如果预期值不符合则重新读取内存中的值做比较

   return var5;
}

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

原子类都是调用sun.misc.Unsafe来的实现的,就比如上面的代码就是调用unsafe.getAndAddInt()
do while就是自旋操作了,compareAndSwapInt是native方法。

所有的原子类实现基本上都是这个思路!讲白了就是调用硬件提供CAS这种操作,Java并发包帮我们封装了一下,使得我们更容易的调用!

原子更新基本类型

相关实现类:AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong。主要就是用来基本类型的操作

原子更新数组类型

相关实现类:AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray。可以原子化地更新数组里面的每一个元素,和原子更新基本类型差别就是基本上方法都多了个数组的下标。

原子更新引用类型

相关实现类:AtomicReference、AtomicStampedReference 、AtomicMarkableReference。这个就要重点关注ABA,但是Java已经关注到了所以AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference 就能避免ABA问题了,就是用了版本号!

原子更新字段类型

相关实现类:AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater
它们可以原子化地更新对象的属性,注意更新类的字段(属性)必须使用public volatile修饰符,这样才能保证可见性。

原子累加器

相关实现类:LongAccumulator、LongAdder、DoubleAccumulator、DoubleAdder。这几个类只能用来进行累加操作,现对于原子更新基本类型它们的性能更好些,所以如果只有累加操作可以用这几个类!


如果错误欢迎指正!个人公众号:yes的练级攻略

©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 224,642评论 6 522
  • 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 96,168评论 3 402
  • 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 171,809评论 0 366
  • 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 60,921评论 1 300
  • 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 69,924评论 6 399
  • 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 53,415评论 1 314
  • 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 41,794评论 3 428
  • 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 40,765评论 0 279
  • 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 47,297评论 1 324
  • 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 39,331评论 3 345
  • 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 41,458评论 1 354
  • 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 37,065评论 5 350
  • 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 42,777评论 3 337
  • 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 33,233评论 0 25
  • 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 34,366评论 1 275
  • 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 50,001评论 3 381
  • 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 46,524评论 2 365

推荐阅读更多精彩内容