第7章-Java中的13个原子操作类

本章介绍了JDK中并发包里的AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicReference、AtomicStampedReference等13个原子操作类以及实现原理。

原子更新基本类型类

使用原子的方式更新基本类型，Atomic包提供了以下3个类。

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

仅以AtomicInteger为例，核心方法：

• int addAndGet（int delta）：以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回结果。
• boolean compareAndSet（int expect，int update）：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的值。
• 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。
• void lazySet（int newValue）：最终会设置成newValue，使用lazySet设置值后，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。
• int getAndSet（int newValue）：以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。

  [案例]

  import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
  public class AtomicIntegerTest {
  	static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);
  	public static void main(String[] args) {
  		System.out.println(ai.getAndIncrement());
  		System.out.println(ai.get());
  	}
  }

  [Unsafe的源码]

  /**
   * 如果当前数值是expected，则原子的将Java变量更新成x
   * @return 如果更新成功则返回true
   */
  public final native boolean compareAndSwapObject(Object o,
  												 long offset,
  												 Object expected,
  												 Object x);
  public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
  											  int expected,
  											  int x);
  public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset,
  											   long expected,
  											   long x);

原子更新数组

通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下4个类。

• 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。
  • 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。

[案例]

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));
		System.out.println(value[0]);
	}
}

原子更新引用类型

原子更新基本类型的AtomicInteger，只能更新一个变量，如果要原子更新多个变量，就需要使用这个原子更新引用类型提供的类。Atomic包提供了以下3个类。

• 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。

[案例]

public class AtomicReferenceTest {
	public static AtomicReference<user> atomicUserRef = new
		AtomicReference<user>();
	public static void main(String[] args) {
		User user = new User("conan"， 15);
		atomicUserRef.set(user);
		User updateUser = new User("Shinichi"， 17);
		atomicUserRef.compareAndSet(user， updateUser);
		System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
		System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
	}
	static class User {
		private String name;
		private int old;
		public User(String name， int old) {
			this.name = name;
			this.old = old;
		}
		public String getName() {
			return name;
		}
		public int getOld() {
			return old;
		}
	}
}

原子更新字段类

如果需原子地更新某个类里的某个字段时，就需要使用原子更新字段类，Atomic包提供了以下3个类进行原子字段更新。

• 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。

[案例]

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {
	// 创建原子更新器，并设置需要更新的对象类和对象的属性
	private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater.
		newUpdater(User.class， "old");
	public static void main(String[] args) {
		// 设置柯南的年龄是10岁
		User conan = new User("conan"， 10);
		// 柯南长了一岁，但是仍然会输出旧的年龄
		System.out.println(a.getAndIncrement(conan));
		// 输出柯南现在的年龄
		System.out.println(a.get(conan));
	}
	public static class User {
		private String name;
		public volatile int old;
		public User(String name， int old) {
			this.name = name;
			this.old = old;
		}
		public String getName() {
			return name;
		}
		public int getOld() {
			return old;
		}
	}
}