Java并发知识(5)(Atomic 原子类)

1:什么是Atomic 原子类?
原子是构成一般物质的最小单位;
这里 Atomic 是指一个操作是不可中断的。
即使是在多个线程一起执行的时候,一个操作一旦开始,就不会被其他线程干扰。

原子类:具有原子/原子操作特征的类

并发包 java.util.concurrent 的原子类都存放在java.util.concurrent.atomic下
JUC包.png

2:JUC 包中的原子类是哪 4 类?
1:基本类型(原子的方式更新基本类型)
AtomicInteger:整形原子类
AtomicLong:长整型原子类
AtomicBoolean:布尔型原子类

2:数组类型(使用原子的方式更新数组里的某个元素)
AtomicIntegerArray:整形数组原子类
AtomicLongArray:长整形数组原子类
AtomicReferenceArray:引用类型数组原子类

3:引用类型:
AtomicReference:引用类型原子类
AtomicStampedRerence:原子更新引用类型里的字段原子类        
AtomicMarkableReference :原子更新带有标记位的引用类型

4:对象的属性修改类型
AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整形字段的更新器  
AtomicLongFieldUpdater:原子更新长整形字段的更新器

AtomicStampedReference:原子更新带有版本号的引用类型。
                    该类将整数值与引用关联起来,
                    可用于解决原子的更新数据和数据的版本号,
                    可以解决使用 CAS 进行原子更新时可能出现的 ABA 问题。
3:讲讲 AtomicInteger 的使用
AtomicInteger 类常用方法:
        public final int get() //获取当前的值
        public final int getAndSet(int newValue)//获取当前的值,并设置新的值
        public final int getAndIncrement()//获取当前的值,并自增
        public final int getAndDecrement() //获取当前的值,并自减
        public final int getAndAdd(int delta) //获取当前的值,并加上预期的值
       
       //如果输入的数值等于预期值,则以原子方式将该值设置为输入值(update)
        boolean compareAndSet(int expect, int update) 
        
        //最终设置为 newValue,使用 lazySet 设置之后
        //可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。
        public final void lazySet(int newValue)
    class AtomicIntegerTest {
        private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
        //使用 AtomicInteger 之后,不需要对该方法加锁,也可以实现线程安全。
        public void increment() {
            count.incrementAndGet();
        }
        public int getCount() {
            return count.get();
        }
    }
4:讲讲 AtomicInteger 的原理
    // setup to use Unsafe.compareAndSwap Int for updates
    //(更新操作时提供“比较并替换”的作用)
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;

    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) {
            throw new Error(ex); 
        }
    }
    
    private volatile int value;
    AtomicInteger 类:
    主要利用 CAS (compare and swap)  + native + volatile 方法
    来保证原子操作,从而避免 synchronized 的高开销,执行效率大为提升。
      
    CAS 的原理是拿期望的值和原本的一个值作比较,如果相同则更新成新的值。
    
    UnSafe 类的 objectFieldOffset() 方法是一个本地方法,这个方法是用来拿到“原来的值”的内存地址,返回值是 valueOffset。
    另外 value 是一个 volatile 变量,在内存中可见,因此 JVM 可以保证任何时刻任何线程总能拿到该变量的最新值。
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