Java AtomicReferenceFieldUpdater

AtomicReferenceFieldUpdater出自java并发框架大神Doug Lea之手，这位哥基本承java.util.concurrent包的开发，让人佩服。本文来自查阅源码及注释的理解。
另外JUC提供3个原子更新器：

• 1.AtomicIntegerFieldUpdater
• 2.AtomicLongFieldUpdater
• 3.AtomicReferenceFieldUpdater

仔细看过源码可以发现，AtomicInteger 和 AtomicIntegerFieldUpdater 的公共 API 几乎一模一样，所以在提供 CAS 操作这个层面，两者是几乎等价的。

该类用途

 * A reflection-based utility that enables atomic updates to
 * designated {@code volatile} reference fields of designated classes.  

简单来说，AtomicReferenceFieldUpdater能原子更新类中被volatile修饰的变量。
原理是通过反射实现对字段的原子更新。
那么问题来了，由于反射的性能较低，为什么不直接用 AtomicInteger，而要用 volatile + AtomicIntegerFieldUpdater 呢？
注释的解释是：

This class is designed for use in atomic data structures  
in which several reference fields of the same node are  
independently subject to atomic updates. 

这个类可以对多个属性原子更新，实际上AtomicInteger也支持。
当然 AtomicXFieldUpdater 并非毫无用处，相对原子类而言，有如下优点：

• 1、AtomicX 毕竟是复杂类型，空间占用比 volatile 的原始类型要大，在超大数量的场景下，AtomicXFieldUpdater 在内存占用方面有优势；
• 2、如果某个字段的 所有操作 都是原子操作，那可以用 AtomicX，但有的场景下，字段既需要原子操作，- - - 3、需要普通操作，这时可以考虑用 AtomicXFieldUpdater；
• 4、如果要原子更新的字段在第三方类中，无法直接修改源码，则使用 AtomicXFieldUpdater；

实例化

    public static <U,W> AtomicReferenceFieldUpdater<U,W> newUpdater(Class<U> tclass,
                                                                    Class<W> vclass,
                                                                    String fieldName) {
        return new AtomicReferenceFieldUpdaterImpl<U,W>
            (tclass, vclass, fieldName, Reflection.getCallerClass());
    }

构造方法是空构造，访问权限是protected，表示外部包的类无法创建，正确姿势：调用静态方法newUpdater创建。

• 第一个参数tclass表示引用类，持有属性的类。
• 第二个参数vclass表示属性的类型。
• 第三个参数fieldName表示属性的名称，能在类反射中找个这个属性。

案例

public class Node {
    private volatile Node left;
    private volatile Node right;

    private static final AtomicReferenceFieldUpdater<Node, Node> leftUpdater =
            AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(Node.class, Node.class, "left");

    private static final AtomicReferenceFieldUpdater<Node, Node> rightUpdater =
            AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(Node.class, Node.class, "left");

    public Node getLeft() {
        return left;
    }

    public boolean compareAndSetLeft(Node expect, Node update) {
        return leftUpdater.compareAndSet(this, expect, update);
    }
}

缺陷

 * <p>Note that the guarantees of the {@code compareAndSet}
 * method in this class are weaker than in other atomic classes.
 * Because this class cannot ensure that all uses of the field
 * are appropriate for purposes of atomic access, it can
 * guarantee atomicity only with respect to other invocations of
 * {@code compareAndSet} and {@code set} on the same updater.

即原子更新器的 CAS 比对应的原子类弱，只能保证通过 同一 updater 实例 对字段的更新是原子的，以下场景下无法保证原子性：

• 1、同时使用多个 updater；
• 2、除 updater 外，还使用（无并发处理的）普通更新操作；