Java原子操作AtomicInteger的用法

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前言:

JDK1.5之后的java.util.concurrent.atomic包里，多了一批原子处理类。AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference。主要用于在高并发环境下的高效程序处理,来帮助我们简化同步处理.

AtomicInteger:

AtomicInteger，一个提供原子操作的Integer的类。在Java语言中，++i和i++操作并不是线程安全的，在使用的时候，不可避免的会用到synchronized关键字。而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口。

我们先来看看AtomicInteger给我们提供了什么接口:

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

下面通过两个简单的例子来看一下 AtomicInteger 的优势在哪:
普通线程同步:

class Test2 {        
  private volatile int count = 0;         
  
  public synchronized void increment() {                  
    count++; //若要线程安全执行执行count++，需要加锁       
  }         

  public int getCount() { 
    return count;        
  }
}

使用AtomicInteger:

class Test2 {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }   //使用AtomicInteger之后，不需要加锁，也可以实现线程安全。       

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

从上面的例子中我们可以看出：使用AtomicInteger是非常的安全的.而且因为AtomicInteger由硬件提供原子操作指令实现的。在非激烈竞争的情况下，开销更小，速度更快。

我们来看看AtomicInteger是如何使用非阻塞算法来实现并发控制的:
AtomicInteger的关键域只有一下3个：

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    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;

这里， unsafe是java提供的获得对对象内存地址访问的类，注释已经清楚的写出了，它的作用就是在更新操作时提供“比较并替换”的作用。实际上就是AtomicInteger中的一个工具。
valueOffset是用来记录value本身在内存的便宜地址的，这个记录，也主要是为了在更新操作在内存中找到value的位置，方便比较。
注意：value是用来存储整数的时间变量，这里被声明为volatile，就是为了保证在更新操作时，当前线程可以拿到value最新的值（并发环境下，value可能已经被其他线程更新了）。
这里，我们以自增的代码为例，可以看到这个并发控制的核心算法：

/**
     * Atomicallyincrementsbyonethecurrentvalue.
     *
     * @returntheupdatedvalue
     */
    public final int incrementAndGet() {
        for (; ; ) {
            //这里可以拿到value的最新值
            intcurrent = get();
            intnext = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                returnnext;
        }
    }

    public final boolean compareAndSet(intexpect, intupdate) {
        //使用unsafe的native方法，实现高效的硬件级别CAS
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

优点总结:
最大的好处就是可以避免多线程的优先级倒置和死锁情况的发生，提升在高并发处理下的性能。

扩展链接:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp11234/