第七章 Java中的13个原子操作类

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从JDK 1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包（以下简称Atomic包），这个包中 的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。

原子更新基本类型类

主要包含以下三个类

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

AtomicInteger主要方法

• 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。

getAndIncrement如何工作

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。

如何原子的更新其他的基本类型

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

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
• AtomicIntegerArray:主要是提供原子的方式更新数组里的整型

AtomicIntegerArray常用方法

• 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

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

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。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