原子操作类AtomicInteger详解

ゝ一纸荒年。 2022-05-09 13:34 317阅读 0赞

### 为什么需要AtomicInteger原子操作类？ ###

对于全局变量的数值类型操作 num++，若没有加synchronized关键字则是线程不安全的，num++解析为num=num+1，明显，这个操作不具备原子性，多线程时必然会出现问题。测试下：

public class AtomicIntegerTest1 { 
         public static int count = 0; 
         
         public static void main(String[] args) { 
         for ( int i = 0; i < 10000; i++) { 
         new Thread() { 
         public void run() { 
         count++; 
         } 
         }.start(); 
         } 
         System.out.println( "count: " + count); 
         } 
         
         }

输出的结果为count: 9992，这个值不定，每次测试都可能不一样，很显然，100个线程跑++操作，结果并没有像预期的那样count: 10000。

### 要是换成volatile修饰count变量呢？ ###

volatile修饰的变量能够在线程间保持可见性，能被多个线程同时读但是又能保证只被单线程写，并且不会读取到过期值（由java内存模型中的happen-before原则决定的）volatile修饰字段的写入操作总是优先于读操作，即使多个线程同时修改volatile变量字段，总能保证获取到最新的值。试试

public class AtomicIntegerTest3 { 
         static volatile int count = 0; 
         
         public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
         for ( int i = 0; i < 100; i++) { 
         new Thread() { 
         public void run() { 
         for ( int j = 0; j < 100; j++) { 
         count++; 
         } 
         } 
         }.start(); 
         } 
         Thread.sleep( 1000); 
         System.out.println( "volatile count: " + count); 
         } 
         }

结果似乎又失望了，试了大约10次后出现volatile count: 9984，果然还是出现问题了，volatile仅仅保证变量在线程间保持可见性，却依然不能保证非原子性的操作。

### 用了AtomicInteger类后会变成什么样子呢？ ###

把上面的代码改造成AtomicInteger原子类型，看看效果

public class AtomicIntegerTest2 { 
         
         public static AtomicInteger count = new AtomicInteger( 0); 
         
         public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
         for ( int i = 0; i < 100; i++) { 
         new Thread() { 
         public void run() { 
         for ( int j = 0; j < 100; j++) { 
         count.getAndIncrement(); 
         } 
         } 
         }.start(); 
         } 
         Thread.sleep( 1000); 
         System.out.println( "AtomicInteger count: " + count); 
         } 
         }

结果每次都输出"AtomicInteger count: 10000"，没毛病。concurrent（我这里是jdk1.7）包下提供了12种原子操作类型，如下：

![20180608153005944][]

**原子更新基本类型**

atomic包下提供了AtomicBoolean/AtomicLong/AtomicInteger三个原子更新基本类型，以AtomicInteger为例，其他两种基本类似。以下是AtomicInteger囊括的大致方法

public final int getAndSet(int newValue) //给AtomicInteger设置newValue并返回加oldValue 
         public final boolean compareAndSet (int expect, int update) //如果输入的值和期望值相等就set并返回true/false 
         public final int getAndIncrement () //对AtomicInteger原子的加1并返回当前自增前的value 
         public final int getAndDecrement () //对AtomicInteger原子的减1并返回自减之前的的value 
         public final int getAndAdd (int delta) //对AtomicInteger原子的加上delta值并返加之前的value 
         public final int incrementAndGet () //对AtomicInteger原子的加1并返回加1后的值 
         public final int decrementAndGet () //对AtomicInteger原子的减1并返回减1后的值 
         public final int addAndGet (int delta) //给AtomicInteger原子的加上指定的delta值并返回加后的值

以getAndIncrement为例看下源码

public final int getAndIncrement() { 
         for (;;) { 
         //先取出AtomicInteger的当前值 
         int current = get(); 
         //对当前值加1操作 
         int next = current + 1; 
         //这里很关键，通过compareAndSet方法比较当前值有没有被其它线程修改过，若修改过返回false则再次进入compareAndSet方法判断 
         if (compareAndSet(current, next)) 
         return current; 
         } 
         }

compareAndSet方法里面是调用了Unsafe类的compareAndSwapInt方法

public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5); 
         
         public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5); 
         
         public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);

Unsafe是Java HotSpot提供的操作内存和线程的"后门"，官方或者对于生产环境并不建议使用Unsafe类，因为它的API不稳定、不安全，错误使用将给你的HotSpot jvm带来致命性的灾难。同时对于其他基本类型，比如char、float、double等并没有对应的上述判断是否被修改方法，故可以将其转为compareAndSwapInt来简介判断，因为在AtomicBoolean的源码中就是这么做的。

相应的，concurrent包下除了提供的原子更新基本类型，还有原子更新数据、原子更新引用类型、原子更新字段类，最常用的也就是原子更新基本类型了。

[20180608153005944]: /images/20220506/154f566f2d434017b2bc27f1a377bbd5.png