并发 - Java中13个原子操作类

2019-04-08  本文已影响0人  康俊1024

四种类型的原子更新操作:

Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类。

原子更新基本数据类型

AtomicBoolean:原子更新布尔类型。
AtomicInteger:原子更新整型。
AtomicLong:原子更新长整型。

举例:

int getAndIncrement();//以原子方式将当前值加1。注意,这里返回的是自增前的值。getAndIncrement是如何实现原子操作的呢?

public final int getAndIncrement() {
    for (;;) {
       int current = get();
       int next = current + 1;
       if (compareAndSet(current, next))
        return current;
       }
} 
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

源码中for循环体的第一步先取得AtomicInteger里存储的数值,第二步对AtomicInteger的当前数值进行加1操作,关键的第三步调用compareAndSet方法来进行原子更新操作,该方法先检查当前数值是否等于current,等于意味着AtomicInteger的值没有被其他线程修改过,则将AtomicInteger的当前数值更新成next的值,如果不等compareAndSet方法会返回false,程序会进入for循环重新进行compareAndSet操作。
Atomic包提供了3种基本类型的原子更新,但是Java的基本类型里还有char、float和double等。那么问题来了,如何原子的更新其他的基本类型呢?Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的,让我们一起看一下Unsafe的源码。通过代码,我们发现Unsafe只提供了3种CAS方法:compareAndSwapObject、compare-AndSwapInt和compareAndSwapLong,再看AtomicBoolean源码,发现它是先把Boolean转换成整型,再使用compareAndSwapInt进行CAS,所以原子更新char、float和double变量也可以用类似的思路来实现。

原子更新数组

AtomicIntegerArray:原子更新整型数组里的元素。
AtomicLongArray:原子更新长整型数组里的元素。
AtomicReferenceArray:原子更新引用类型数组里的元素。

举例:

AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型,其常用方法如下。
int addAndGet(int i,int delta):以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加。
boolean compareAndSet(int i,int expect,int update):如果当前值等于预期值,则以原子方式将数组位置i的元素设置成update值。

public class AtomicIntegerArrayTest {
    static int[] value = new int[] { 1, 2 };
    static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);
    public static void main(String[] args) {
        ai.getAndSet(0, 3);
        System.out.println(ai.get(0)); // 3
        System.out.println(value[0]); // 1
    }
}

注意:数组value通过构造方法传递进去,然后AtomicIntegerArray会将当前数组复制一份,所以当AtomicIntegerArray对内部的数组元素进行修改时,不会影响传入的数组。

原子更新引用

AtomicReference:原子更新引用类型。
AtomicReferenceFieldUpdater:原子更新引用类型里的字段。
AtomicMarkableReference:原子更新带有标记位的引用类型。可以原子更新一个布尔类型的标记位和引用类型。构造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef,booleaninitialMark)。
举例:代码中首先构建一个user对象,然后把user对象设置进AtomicReferenc中,最后调用compareAndSet方法进行原子更新操作,实现原理同AtomicInteger里的compareAndSet方法。

原子更新属性(字段)

AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整型的字段的更新器。
AtomicLongFieldUpdater:原子更新长整型字段的更新器。
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。
要想原子地更新字段类需要两步。第一步,因为原子更新字段类都是抽象类,每次使用的时候必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器,并且需要设置想要更新的类和属性。第二步,更新类的字段(属性)必须使用public volatile修饰符。

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