JDK中的原子类

女爷i 2022-05-01 12:56 189阅读 0赞

> 在java.util.concurrent.atomic包下面，有许多的原子类，这里面的操作类型大多数与JAVA中基本类型的包装类对应。目的是为了防止高并发的情况下，各个线程操作产生错误数据。这里就通过AtomicInteger这个类进行为大家简单讲解下。

## 属性介绍 ##

> 通过源码我们发现。AtomicInteger中只有三个属性，一个`unsafe`对象属性,一个`valueOffset`属性以及一个被volatile修饰的`value`属性。

1.`unsafe`属性可以看到是由Unsafe类调用其静态方法生成。

public static Unsafe getUnsafe() {
    		Class var0 = Reflection.getCallerClass();
    		if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {
    			throw new SecurityException("Unsafe");
    		} else {
    			return theUnsafe;
    		}
    	}
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Unsafe类提供了硬件级别的原子操作。里面有许多的本地方法。JDK中的一些无锁并发操作类都是基于它，里面最主要的就是CAS相关操作。这块我就不详细说明了（有兴趣的小伙伴可以去了解下）。

2.`valueOffset`属性是当前类中值value对应的内存起始地址。通过当前类中的静态代码块可以看出，他的赋值情况：

static {
            try {
                valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                    (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
            } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
        }
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他是通过unsafe获取到当前类中的属性的起始地址。来进行赋值。点击到下面可以看到调用的`objectFieldOffset`的native方法进行调用获取。

3.`value`属性就是当前类中的值，这里也就是我们所需要的值。这里可以从外部传递过来。

public AtomicInteger(int initialValue) {
            value = initialValue;
        }
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## 主要方法介绍 ##

> 由当前的类型，我们就能了解到这是一个原子类相关操作，即每一个操作不需要考虑多线程并发的问题。里面的方法如下：

刚开始的构造函数以及get和set方法在这里就不做说明了。

1.`lazySet(int)`这个方法字面上说是懒设值，看到对应方法上面的注解说。这个会最终设值（还是有点懵。。）。于是点击进去查看对应调用的方法：

public native void putOrderedInt(Object var1, long var2, int var4);
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看到里面调用的是unsafe的方法，`putOrderedInt`方法是`putIntVolatile`方法的延迟实现，不保证值的改变被其他线程立即看到。同时，unsafe里面还有对应的`putVolatile`方法，改方法能将改动的值立即刷新到内存中。以及存在普通的`putInt`方法，该方法不能保证立即刷新到内存中。

2.`getAndSet(int newValue)`方法是为了设置值，里面就用到了value的内存地址进行设值。

public final int getAndSet(int newValue) {
            return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
        }
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3.`compareAndSet(int expect, int update)`这个方法就是基于CAS实现的更新数值。 通过无无锁将多线程设置值的问题解决。如果设置成功返回true，反之没设置成功。同时这里也为其他操作提供了一个准确的保证。

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
            return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
        }
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4.`weakCompareAndSet(int expect, int update)`方法是针对于当前的数值交换情况。将这个成员变量更新为给定的更新后的值(update)如果当前值等于期望值(expect)时。

public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
            return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
        }
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相信一些小伙伴对此方法有点疑惑，因为如果是基于CAS交换的话，没必要增加一个weak在方法名上，（同时让我们想起来JAVA中的四种引用类型。。），这里官方就给出了解释:

> weakCompareAndSet底层不会创建任何happen-before的保证，也就是不会对volatile字段操作的前后加入内存屏障。因为就无法保证多线程操作下对除了weakCompareAndSet操作的目标变量( 该目标变量一定是一个volatile变量 )之其他的变量读取和写入数据的正确性。

5.`getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction)`这个方法先不多说，直接上代码：

public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
            int prev, next;
            do {
                prev = get();
                next = updateFunction.applyAsInt(prev);
            } while (!compareAndSet(prev, next));
            return prev;
        }
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这里面是使用了循环进行更新值，利用的是之前的CAS操作判断之前的值与之后的值是否是一致的关系。然后进行更新操作。这里还使用了功能型接口`IntUnaryOperator`。

> 总体来说：AtomicXXX相关的类的操作都是大致相同的，都是使用的是无锁的CAS操作，对于性能方面能够有所提高，也不需要考虑线程阻塞的情况发生。对于多线程操作的情况下还是很好的一个选择。

转载于:https://juejin.im/post/5ce38fb56fb9a07ef5620ab4