Java 從 JDK 1.5 開始提供了 java.util.concurrent.atomic 包（以下簡稱Atomic包），這個包中的 原子操作類 提供了一種用法簡單、性能高效、線程安全地更新一個變量的方式。

因為變量的類型有很多種，所以在 Atomic 包里一共提供了 12個 類，屬于以下 4 種類型的原子更新方式：

原子更新基本類型。

AtomicBoolean：原子更新布爾類型。

AtomicInteger：原子更新整型。

AtomicLong：原子更新長整型。

原子更新數(shù)組。

AtomicIntegerArray：原子更新整型數(shù)組里的元素。

AtomicLongArray：原子更新長整型數(shù)組里的元素。

AtomicReferenceArray：原子更新引用類型數(shù)組里的元素。

原子更新引用。

AtomicReference：原子更新對象引用。

AtomicMarkableReference：原子更新帶有標(biāo)記位的對象引用。

AtomicStampedReference：原子更新帶有版本號的對象引用。

原子更新屬性（字段）。

AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新volatile修飾的整型的字段的更新器。

AtomicLongFieldUpdater：原子更新volatile修飾的長整型字段的更新器。

AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新volatile修飾的引用類型里的字段的更新器。

Atomic 包里的類基本都是使用 Unsafe 實現(xiàn)的包裝類。

原子更新基本類型

AtomicBoolean：原子更新布爾類型。

AtomicInteger：原子更新整型。

AtomicLong：原子更新長整型。

以上3個類提供的方法幾乎一模一樣，所以本節(jié)僅以 AtomicInteger 為例進(jìn)行講解。

AtomicInteger 的常用方法如下：

int addAndGet(int delta)：以原子方式將輸入的數(shù)值與實例中的值（AtomicInteger 里的 value）相加，并返回結(jié)果。

boolean compareAndSet(int expect，int update)：如果輸入的數(shù)值等于預(yù)期值，則以原子方式將該值設(shè)置為輸入的值。

int getAndIncrement()：以原子方式將當(dāng)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(shè)置成 newValue，使用 lazySet 設(shè)置值后，可導(dǎo)致其他線程在之后的一小段時間內(nèi)還是可以讀到舊的值。

int getAndSet(int newValue)：以原子方式設(shè)置為 newValue 的值，并返回舊值。

示例

public static void main(String[] args) {AtomicInteger ai = new AtomicInteger(2);System.out.println("ai.get() = " + ai.get());System.out.println("ai.addAndGet(5) = " + ai.addAndGet(5));System.out.println("ai.get() = " + ai.get());System.out.println("ai.compareAndSet(ai.get(), 10) = " + ai.compareAndSet(ai.get(), 10));System.out.println("ai.get() = " + ai.get());System.out.println("ai.getAndIncrement() = " + ai.getAndIncrement());System.out.println("ai.get() = " + ai.get());ai.lazySet(8);System.out.println("ai.lazySet(8)");System.out.println("ai.get() = " + ai.get());System.out.println("ai.getAndSet(5) = " + ai.getAndSet(5));System.out.println("ai.get() = " + ai.get()); }

輸出

ai.get() = 2 ai.addAndGet(5) = 7 ai.get() = 7 ai.compareAndSet(ai.get(), 10) = true ai.get() = 10 ai.getAndIncrement() = 10 ai.get() = 11 ai.lazySet(8) ai.get() = 8 ai.getAndSet(5) = 8 ai.get() = 5

AtomicInteger 的 getAndIncrement()方法：

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); }

for 循環(huán)體的先取得 AtomicInteger 里存儲的數(shù)值

對 AtomicInteger 的當(dāng)前數(shù)值進(jìn)行 +1 操作，

關(guān)鍵是調(diào)用 compareAndSet 方法來進(jìn)行原子更新操作，該方法先檢查 當(dāng)前數(shù)值是否等于current ？

等于意味著 AtomicInteger 的值沒有被其他線程修改過，則將 AtomicInteger 的當(dāng)前數(shù)值更新成 next的值。如果不等 compareAndSet 方法會返回 false，程序會進(jìn)入 for 循環(huán)重新進(jìn)行 compareAndSet 操作。

Atomic 包提供了 3 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(xiàn)的，讓我們一起看一下Unsafe的源碼：

/*** 如果當(dāng)前數(shù)值是expected，則原子的將Java變量更新成x** @return 如果更新成功則返回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);

綜合上述代碼，我們可以發(fā)現(xiàn) Unsafe 只提供了 3 種 CAS 方法：compareAndSwapObject、compareAndSwapInt 和 compareAndSwapLong，再看 AtomicBoolean 源碼，發(fā)現(xiàn)它是先把 Boolean 轉(zhuǎn)換成 整型，再使用 compareAndSwapInt 進(jìn)行 CAS，所以原子更新 char、float 和 double 變量也可以用類似的思路來實現(xiàn)。

原子更新數(shù)組

AtomicIntegerArray：原子更新整型數(shù)組里的元素。

AtomicLongArray：原子更新長整型數(shù)組里的元素。

AtomicReferenceArray：原子更新引用類型數(shù)組里的元素。

以上幾個類提供的方法幾乎一樣，所以僅以 AtomicIntegerArray 為例進(jìn)行介紹：
AtomicIntegerArray 類主要是提供原子的方式更新數(shù)組里的整型。

常用方法如下：

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

示例

public static void main(String[] args) {int[] value = new int[]{1, 2};AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);System.out.println("ai.getAndSet(0, 3)");ai.getAndSet(0, 3);System.out.println("ai.get(0) = " + ai.get(0));System.out.println("value[0] = " + value[0]);ai.compareAndSet(1, 2, 5);System.out.println("ai.compareAndSet(1, 2, 5)");System.out.println("ai.get(1) = " + ai.get(1)); }

輸出

ai.getAndSet(0, 3) ai.get(0) = 3 value[0] = 1 ai.compareAndSet(1,2,5) ai.get(1) = 5

注意：數(shù)組value通過構(gòu)造方法傳遞進(jìn)去，然后AtomicIntegerArray會將當(dāng)前數(shù)組復(fù)制一份，所以當(dāng)AtomicIntegerArray對內(nèi)部的數(shù)組元素進(jìn)行 修改 時，不會影響傳入的數(shù)組。

原子更新引用

AtomicReference：原子更新對象引用。

AtomicMarkableReference：原子更新帶有標(biāo)記位的對象引用。

AtomicStampedReference：原子更新帶有版本號的對象引用。該類將整數(shù)值與引用關(guān)聯(lián)起來，可用于原子的更新數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的版本號，可以解決使用 CAS 進(jìn)行原子更新時可能出現(xiàn)的 ABA問題。

我們以AtomicReference為例進(jìn)行介紹。

示例

public class AtomicReferenceTest {public static AtomicReference<User> atomicUserRef = newAtomicReference<User>();public static void main(String[] args) {User user = new User("103style", 20);atomicUserRef.set(user);System.out.println("atomicUserRef.get() = " + atomicUserRef.get().toString());User updateUser = new User("xiaoke", 22);atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);System.out.println("atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);");System.out.println("atomicUserRef.get() = " + atomicUserRef.get().toString());}static class User {private String name;private int age;public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}@Overridepublic String toString() {return "name='" + name + ", age=" + age;}} }

輸出

atomicUserRef.get() = name='103style, age=20 atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser); atomicUserRef.get() = name='xiaoke, age=22

原子更新屬性（字段）

AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新volatile修飾的整型的字段的更新器。

AtomicLongFieldUpdater：原子更新volatile修飾的長整型字段的更新器。

AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新volatile修飾的引用類型里的字段的更新器。

要想原子地更新字段類需要兩步：

因為原子更新字段類都是抽象類，每次使用的時候必須使用靜態(tài)方法newUpdater()創(chuàng)建一個更新器，并且需要設(shè)置想要更新的類和屬性。更新類的字段（屬性）必須使用public volatile修飾符。

我們以AstomicIntegerFieldUpdater 為例進(jìn)行講解。

示例

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {public static void main(String[] args) {// 創(chuàng)建原子更新器,并設(shè)置需要更新的對象類和對象的屬性AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "age");// 設(shè)置柯南的年齡是10歲User conan = new User("conan", 10);// 柯南長了一歲,但是仍然會輸出舊的年齡System.out.println(a.getAndIncrement(conan));// 輸出柯南現(xiàn)在的年齡System.out.println(a.get(conan));}public static class User {public volatile int age;private String name;public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}} }

輸出

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java中12个原子操作类的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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