轉載自?http://ifeve.com/java-atomic/

本文首發于并發網，作者：方騰飛

引言

Java從JDK1.5開始提供了java.util.concurrent.atomic包，方便程序員在多線程環境下，無鎖的進行原子操作。原子變量的底層使用了處理器提供的原子指令，但是不同的CPU架構可能提供的原子指令不一樣，也有可能需要某種形式的內部鎖,所以該方法不能絕對保證線程不被阻塞。

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Atomic包介紹

在Atomic包里一共有12個類，四種原子更新方式，分別是原子更新基本類型，原子更新數組，原子更新引用和原子更新字段。Atomic包里的類基本都是使用Unsafe實現的包裝類。

原子更新基本類型類

用于通過原子的方式更新基本類型，Atomic包提供了以下三個類：

• AtomicBoolean：原子更新布爾類型。
• AtomicInteger：原子更新整型。
• AtomicLong：原子更新長整型。

AtomicInteger的常用方法如下：

• int addAndGet(int delta) ：以原子方式將輸入的數值與實例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回結果
• boolean compareAndSet(int expect, int update) ：如果輸入的數值等于預期值，則以原子方式將該值設置為輸入的值。
• int getAndIncrement()：以原子方式將當前值加1，注意：這里返回的是自增前的值。
• void lazySet(int newValue)：最終會設置成newValue，使用lazySet設置值后，可能導致其他線程在之后的一小段時間內還是可以讀到舊的值。關于該方法的更多信息可以參考并發網翻譯的一篇文章《AtomicLong.lazySet是如何工作的？》
• int getAndSet(int newValue)：以原子方式設置為newValue的值，并返回舊值。

AtomicInteger例子代碼如下：

01	import?java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

02

?

03	public?class?AtomicIntegerTest {

04

?

05	????static?AtomicInteger ai =?new?AtomicInteger(1);

06

?

07	????public?static?void?main(String[] args) {

08	????????System.out.println(ai.getAndIncrement());

09	????????System.out.println(ai.get());

10

????}

11

?

12

}

輸出

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餐后甜點

Atomic包提供了三種基本類型的原子更新，但是Java的基本類型里還有char，float和double等。那么問題來了，如何原子的更新其他的基本類型呢？Atomic包里的類基本都是使用Unsafe實現的，讓我們一起看下Unsafe的源碼，發現Unsafe只提供了三種CAS方法，compareAndSwapObject，compareAndSwapInt和compareAndSwapLong，再看AtomicBoolean源碼，發現其是先把Boolean轉換成整型，再使用compareAndSwapInt進行CAS，所以原子更新double也可以用類似的思路來實現。

原子更新數組類

通過原子的方式更新數組里的某個元素，Atomic包提供了以下三個類：

• AtomicIntegerArray：原子更新整型數組里的元素。
• AtomicLongArray：原子更新長整型數組里的元素。
• AtomicReferenceArray：原子更新引用類型數組里的元素。

AtomicIntegerArray類主要是提供原子的方式更新數組里的整型，其常用方法如下

• int addAndGet(int i, int delta)：以原子方式將輸入值與數組中索引i的元素相加。
• boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)：如果當前值等于預期值，則以原子方式將數組位置i的元素設置成update值。

實例代碼如下：

01	public?class?AtomicIntegerArrayTest {

02

?

03	????static?int[] value =?new?int[] {?1,?2?};

04

?

05	????static?AtomicIntegerArray ai =?new?AtomicIntegerArray(value);

06

?

07	????public?static?void?main(String[] args) {

08	????????ai.getAndSet(0,?3);

09	????????System.out.println(ai.get(0));

10	????????????????System.out.println(value[0]);

11

????}

12

?

13

}

輸出

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AtomicIntegerArray類需要注意的是，數組value通過構造方法傳遞進去，然后AtomicIntegerArray會將當前數組復制一份，所以當AtomicIntegerArray對內部的數組元素進行修改時，不會影響到傳入的數組。

原子更新引用類型

原子更新基本類型的AtomicInteger，只能更新一個變量，如果要原子的更新多個變量，就需要使用這個原子更新引用類型提供的類。Atomic包提供了以下三個類：

• AtomicReference：原子更新引用類型。
• AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用類型里的字段。
• AtomicMarkableReference：原子更新帶有標記位的引用類型。可以原子的更新一個布爾類型的標記位和引用類型。構造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark)

AtomicReference的使用例子代碼如下：

01	public?class?AtomicReferenceTest {

02

?

03	????public?static?AtomicReference<user> atomicUserRef =?new?AtomicReference</user><user>();

04

?

05	????public?static?void?main(String[] args) {

06	????????User user =?new?User("conan",?15);

07	????????atomicUserRef.set(user);

08	????????User updateUser =?new?User("Shinichi",?17);

09	????????atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);

10	????????System.out.println(atomicUserRef.get().getName());

11	????????System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());

12

????}

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?

14	????static?class?User {

15	????????private?String name;

16	????????private?int?old;

17

?

18	????????public?User(String name,?int?old) {

19	????????????this.name = name;

20	????????????this.old = old;

21

????????}

22

?

23	????????public?String getName() {

24	????????????return?name;

25

????????}

26

?

27	????????public?int?getOld() {

28	????????????return?old;

29

????????}

30

????}

31

}

輸出

Shinichi 17

原子更新字段類

如果我們只需要某個類里的某個字段，那么就需要使用原子更新字段類，Atomic包提供了以下三個類：

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。
• AtomicLongFieldUpdater：原子更新長整型字段的更新器。
• AtomicStampedReference：原子更新帶有版本號的引用類型。該類將整數值與引用關聯起來，可用于原子的更數據和數據的版本號，可以解決使用CAS進行原子更新時，可能出現的ABA問題。

原子更新字段類都是抽象類，每次使用都時候必須使用靜態方法newUpdater創建一個更新器。原子更新類的字段的必須使用public volatile修飾符。AtomicIntegerFieldUpdater的例子代碼如下：

01	public?class?AtomicIntegerFieldUpdaterTest {

02

?

03	????private?static?AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater

04	????????????.newUpdater(User.class,?"old");

05

?

06	????public?static?void?main(String[] args) {

07	????????User conan =?new?User("conan",?10);

08	????????System.out.println(a.getAndIncrement(conan));

09	????????System.out.println(a.get(conan));

10

????}

11

?

12	????public?static?class?User {

13	????????private?String name;

14	????????public?volatile?int?old;

15

?

16	????????public?User(String name,?int?old) {

17	????????????this.name = name;

18	????????????this.old = old;

19

????????}

20

?

21	????????public?String getName() {

22	????????????return?name;

23

????????}

24

?

25	????????public?int?getOld() {

26	????????????return?old;

27

????????}

28

????}

29

}

輸出

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參考資料

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java中的Atomic包使用指南的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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