Java 原子性实现 CAS操作 AtomInteger类

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原子操作

不会被线程调度机制打乱的操作，一旦开始，就一直运行到结束。

注意，i++, ++i, i--, --i 不是原子操作，以 i++ 为例，实际上它包括了以下三个步骤，在多线程情况下每一步都可能会被打乱：

• 1，读取 i
• 2，操作 i + 1
• 3，写回内存

例如如下代码：
开启 100 个线程，同时执行 i++，最后结果并不能保证是 100。

public class Atom_Test {
    private static int i = 0;

    public static void main(String[] args) {
        for (int j = 0; j < 100; j++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }

                    i++;
                }
            }.start();
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        System.out.println(i);
    }
}

CAS操作

CAS操作是一种 CPU 原语，性能较好。

CAS操作基于乐观锁，基本流程如下：

• 1，在操作之前读取内存值，设为 期望数据
• 2，在 期望数据 上操作（如 +1）得到 新数据
• 3，compareAndSet( 期望数据, 新数据) 方法先比较当前内存值是否与 期望数据 相等：
  • 如果相等，写入 新数据
  • 如果不等，说明该数据在此期间已经被其他线程修改，因此不写入 新数据，而是重新执行步骤 1

CAS操作可能存在的问题：
ABA 问题，即内存值实际上被其他线程修改过，例如从 A 修改为 B，随后又修改为 A，这样当前线程会误认为该数据在此期间没有被其他线程修改。

atomic 包

java.util.concurrent.atomic 包提供了原子操作的类，例如

• AtomicInteger
• AtomicLong
• AtomicBoolean
• AtomicReference

以 AtomicInteger，它提供了支持原子操作的方法，包括：

• int get()
• int getAndSet(int newValue)
• int getAndIncrement()
• int incrementAndGet()
• int getAndDecrement()
• int decrementAndGet()

例如如下代码：
我们使用 AtomicInteger 替代了 int，这样可以确保最后的结果是 100。

public class Atom_Test {
    private static AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {
        for (int j = 0; j < 100; j++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                    }

                    i.getAndIncrement();
                }
            }.start();
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        System.out.println(i);
    }
}