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Java多線程場(chǎng)景解析volatile和AtomicLong區(qū)別原理

更新時(shí)間：2023年09月22日 11:38:46 作者：趙KK日常技術(shù)記錄

這篇文章主要為大家介紹了Java中volatile和AtomicLong的區(qū)別原理示例詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

【摘要】

隨著多線程編程的普及,volatile和AtomicLong這兩個(gè)關(guān)鍵字被越來(lái)越多的使用。但是很多人并不理解它們的原理以及區(qū)別。今天我就來(lái)通過(guò)一個(gè)典型的場(chǎng)景,講解 volatile 和 AtomicLong 的用法、原理以及區(qū)別,希望可以幫助大家更好地使用這兩者。

我們假設(shè)有這樣一個(gè)多線程場(chǎng)景:存在一個(gè)長(zhǎng)整型變量,多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。為了保證線程安全,我們通常會(huì)進(jìn)行同步,但是同步操作又會(huì)影響效率。這個(gè)時(shí)候我們就可以考慮用 volatile 或者 AtomicLong 來(lái)優(yōu)化。

volatile

先說(shuō)說(shuō) volatile,它可以保證變量的可見(jiàn)性,具體來(lái)說(shuō)就是當(dāng)一個(gè)線程修改了 volatile 變量,新值對(duì)其他線程立即可見(jiàn)。這是因?yàn)関olatile變量直接操作主內(nèi)存,而不是線程的工作內(nèi)存。

java
public class VolatileExample {
  volatile long count = 0;
  public void increment() {
    count++; 
  }
  public long getCount() {
    return count;
  }
}

這里通過(guò) volatile 關(guān)鍵字,可以保證多個(gè)線程都能讀取到 count 的最新的值。但是,volatile 并不能保證原子性。什么意思呢?我們來(lái)看看下面的代碼:

java
public void increment() {
  count++;
}
// 這里的遞增操作并不是原子的,實(shí)際會(huì)分為三步
// 1. 讀取count值 
// 2. 計(jì)算值+1
// 3. 寫(xiě)入新的值

也就是說(shuō)某一個(gè)時(shí)刻,可能有兩個(gè)線程同時(shí)讀取了 count 值,然后分別增加,這就破壞了原子性。要解決這個(gè)問(wèn)題,我們就需要 AtomicLong 了。

AtomicLong

AtomicLong 通過(guò) CAS (Compare And Swap) 算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)整型的原子操作?？匆粋€(gè)例子:

java
AtomicLong atomicCount = new AtomicLong();
public void increment() {
  atomicCount.getAndIncrement(); 
}

getAndIncrement()會(huì)先獲取當(dāng)前的值,然后原子地增加,最后返回舊值。這樣多個(gè)線程調(diào)用的時(shí)候可以保證原子性。AtomicLong 的 CAS 原理是通過(guò)循環(huán)調(diào)用 CAS 指令,直到更新成功為止:

java
do {
  // 獲取舊的預(yù)期值 
  oldValue = atomicCount.get();
  // 用CAS指令更新值,如果預(yù)期值一樣才更新    
  success = compareAndSet(oldValue, oldValue + 1); 
// 如果失敗,繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行CAS  
} while(!success);

通過(guò) CAS 不斷嘗試更新,直到成功為止。

volatile 和 AtomicLong 的區(qū)別

總結(jié)一下 volatile 和 AtomicLong 的區(qū)別

1. volatile 保證可見(jiàn)性,AtomicLong 保證原子性

2. volatile 不會(huì)對(duì)代碼產(chǎn)生線程鎖,AtomicLong 會(huì)通過(guò) CAS 產(chǎn)生線程開(kāi)銷

3. volatile 是通過(guò)直接操作主內(nèi)存實(shí)現(xiàn),AtomicLong 是通過(guò) CAS 實(shí)現(xiàn)那么什么時(shí)候該用 volatile,什么時(shí)候該用 AtomicLong 呢?

如果只要保證可見(jiàn)性,那用 volatile 即可。
如果需要原子操作,如對(duì)數(shù)字進(jìn)行遞增操作,這時(shí)就需要用 AtomicLong。

當(dāng)然,synchronized和Lock也能保證原子性,但是通過(guò) CAS 實(shí)現(xiàn)的 AtomicLong 性能會(huì)更好一些。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容了,通過(guò)一個(gè)典型多線程場(chǎng)景講解了 volatile 和 AtomicLong 的用法、原理以及區(qū)別。這兩個(gè)關(guān)鍵字非常有用,正確理解后可以充分利用它們帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，更多關(guān)于 Java volatile AtomicLong的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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