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一、為什么引入 AtomicInteger ？

談到線程安全，會(huì)首先想到了synchronized 和 Lock,但是這種方式又有一個(gè)名字，叫做互斥鎖，一次只能有一個(gè)持有鎖的線程進(jìn)入，再加上還有不同線程爭(zhēng)奪鎖這個(gè)機(jī)制，效率比較低，所以又稱(chēng) 悲觀鎖

與之相對(duì)應(yīng)，就有了 樂(lè)觀鎖 的概念：它不加鎖去完成某項(xiàng)操作，如果因?yàn)闆_突失敗就重試，直到成功為止。

AtomicInteger 保證線程安全就是使用了樂(lè)觀鎖，所以相對(duì)于悲觀鎖，效率更高。

在有多個(gè)線程同時(shí)使用CAS操作一個(gè)變量時(shí)，只有一個(gè)會(huì)勝出并成功更新，其余均會(huì)失敗。失敗的線程不會(huì)被掛起，僅被告知失敗，并且允許再次嘗試，當(dāng)然，也允許失敗的線程放棄操作

二、AtomicInteger 原理分析

1. 具體使用

假如我們想實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能來(lái)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)量，可以使用 count++ 來(lái)統(tǒng)計(jì)訪問(wèn)量，但是這個(gè)自增操作不是線程安全的。

加鎖實(shí)現(xiàn)：

class?Counter?{private?volatile?int?count?=?0;public?synchronized?void?increment()?{count++;}public?int?getCount()?{return?count;} }

AtomicInteger 實(shí)現(xiàn)：

class?Counter?{//使用AtomicInteger之后，不需要加鎖，也可以實(shí)現(xiàn)線程安全。private?AtomicInteger?count?=?new?AtomicInteger();public?void?increment()?{count.incrementAndGet();}public?int?getCount()?{return?count.get();} }

2. 原理分析

AtomicInteger 類(lèi)中定義的屬性：

//?setup?to?use?Unsafe.compareAndSwapInt?for?updatesprivate?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);?}}

Unsafe是JDK內(nèi)部的工具類(lèi)，主要實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)相關(guān)的操作

sun.misc.Unsafe 是JDK內(nèi)部用的工具類(lèi)。它通過(guò)暴露一些Java意義上說(shuō)“不安全”的功能給Java層代碼，來(lái)讓JDK能夠更多的使用Java代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)一些原本是平臺(tái)相關(guān)的、需要使用native語(yǔ)言（例如C或C++）才可以實(shí)現(xiàn)的功能。該類(lèi)不應(yīng)該在JDK核心類(lèi)庫(kù)之外使用。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：這段代碼是為了獲取value在堆內(nèi)存中的偏移量

Value的定義：

private?volatile?int?value;

volatile 主要特性有兩點(diǎn)：防止重排序；實(shí)現(xiàn)內(nèi)存可見(jiàn)性

內(nèi)存可見(jiàn)性的作用是當(dāng)一個(gè)線程修改了共享變量時(shí)，另一個(gè)線程可以讀取到這個(gè)修改后的值

用CAS操作實(shí)現(xiàn)原子性：

AtomicInteger中有很多方法，例如

• incrementAndGet() 相當(dāng)于i++ ；

• getAndAdd() 相當(dāng)于i+=n 。

從源碼中我們可以看出這幾種方法的實(shí)現(xiàn)很相似，這里主要分析incrementAndGet()方法的源碼

public?final?int?incrementAndGet()?{for?(;;)?{int?current?=?get();int?next?=?current?+?1;if?(compareAndSet(current,?next))return?next;}}public?final?boolean?compareAndSet(int?expect,?int?update)?{return?unsafe.compareAndSwapInt(this,?valueOffset,?expect,?update);}

incrementAndGet() 方法實(shí)現(xiàn)了自增的操作。

核心實(shí)現(xiàn)是先獲取當(dāng)前值和目標(biāo)值（也就是current +1），如果compareAndSet(current, next) 返回成功則該方法返回目標(biāo)值。

那么compareAndSet是做CAS操作

每次從內(nèi)存中根據(jù)內(nèi)存偏移量（valueOffset）取出數(shù)據(jù)，將取出的值跟expect 比較，如果數(shù)據(jù)一致就把內(nèi)存中的值改為update，如果數(shù)據(jù)不一致說(shuō)明內(nèi)存中的數(shù)據(jù)已經(jīng)有過(guò)更新，此時(shí)就進(jìn)行回滾(expect值不生效)操作。

這樣使用CAS的方法就保證了原子操作

Java中的 AtomicLong、AtomicBoolean 等方法的基本原理和思想跟AtomicInteger基本相同

三、總結(jié)

（1）用volatile關(guān)鍵字修飾 value 字段，保證了 value 字段對(duì)各個(gè)線程的可見(jiàn)性，各線程讀取value字段時(shí)，會(huì)先從主從把數(shù)據(jù)同步到工作內(nèi)存中，這樣保證可見(jiàn)性

（2）Unsafe 實(shí)現(xiàn)操作原子性，用戶(hù)在使用時(shí)無(wú)需增加額外的同步操作，compareAndSetInt方法是一個(gè)CAS操作，用native關(guān)鍵字修飾

原理：先比較內(nèi)存中的值與expected是否一致，一致的前提下才賦予新的值x，此時(shí)返回true，否則返回false

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的面试官：AtomicInteger是如何保证线程安全？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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