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(huán)境下，無鎖的進(jìn)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(gòu)可能提供的原子指令不一樣，也有可能需要某種形式的內(nèi)部鎖,所以該方法不能絕對保證線程不被阻塞。

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(shù)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(xiàn)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(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，可能導(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。

AtomicInteger例子代碼如下：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class AtomicIntegerTest {
	static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(ai.getAndIncrement());
		System.out.println(ai.get());
	}
}

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(xiàn)的，讓我們一起看下Unsafe的源碼，發(fā)現(xiàn)Unsafe只提供了三種CAS方法，compareAndSwapObject，compareAndSwapInt和compareAndSwapLong，再看AtomicBoolean源碼，發(fā)現(xiàn)其是先把Boolean轉(zhuǎn)換成整型，再使用compareAndSwapInt進(jìn)行CAS，所以原子更新double也可以用類似的思路來實現(xiàn)。

原子更新數(shù)組類

通過原子的方式更新數(shù)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(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。

AtomicIntegerArray類主要是提供原子的方式更新數(shù)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(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。

實例代碼如下：

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

輸出

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AtomicIntegerArray類需要注意的是，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，不會影響到傳入的數(shù)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(biāo)記位的引用類型?？梢栽拥母乱粋€布爾類型的標(biāo)記位和引用類型。構(gòu)造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark)
AtomicReference的使用例子代碼如下：

public class AtomicReferenceTest {
	public static AtomicReference<user> atomicUserRef = new AtomicReference</user><user>();
	public static void main(String[] args) {
		User user = new User("conan", 15);
		atomicUserRef.set(user);
		User updateUser = new User("Shinichi", 17);
		atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);
		System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
		System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
	}
	static class User {
		private String name;
		private int old;
		public User(String name, int old) {
			this.name = name;
			this.old = old;
		}
		public String getName() {
			return name;
		}
		public int getOld() {
			return old;
		}
	}
}

輸出

Shinichi
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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(shù)值與引用關(guān)聯(lián)起來，可用于原子的更數(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。

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(tài)方法newUpdater創(chuàng)建一個更新器。原子更新類的字段的必須使用public volatile修飾符。

第一步，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AtomicIntegerFieldUpdater.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。第二步，更新類的字段（屬性）必須使用public volatile修飾符(private volatile int old)

AtomicIntegerFieldUpdater的例子代碼如下：

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {
	private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater
				.newUpdater(User.class, "old");
	public static void main(String[] args) {
		User conan = new User("conan", 10);
		System.out.println(a.getAndIncrement(conan));
		System.out.println(a.get(conan));
	}
	public static class User {
		private String name;
		public volatile int old;
		public User(String name, int old) {
			this.name = name;
			this.old = old;
		}
		public String getName() {
			return name;
		}
		public int getOld() {
			return old;
		}
	}
}

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總結(jié)

以上就是本文關(guān)于Java多線程atomic包介紹及使用方法的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：

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