Atomic包的作用
方便程序员在多线程环境下，无锁的进行原子操作
Atomic包核心
Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类，核心操作是CAS原子操作；
关于CAS
compare and swap，比较和替换技术，将预期值与当前变量的值比较(compare)，如果相等则使用新值替换(swap)当前变量，否则不作操作；
现代CPU已广泛支持CAS指令，如果不支持，那么JVM将使用自旋锁，与互斥锁一样，两者都需先获取锁才能访问共享资源，但互斥锁会导致线程进入睡眠，而自旋锁会一直循环等待直到获取锁；
另外，有一点需要注意的是CAS操作中的ABA问题，即将预期值与当前变量的值比较的时候，即使相等也不能保证变量没有被修改过，因为变量可能由A变成B再变回A,解决该问题，可以给变量增加一个版本号，每次修改变量时版本号自增，比较的时候，同时比较变量的值和版本号即可；
Atomic包主要提供四种原子更新方式
- 原子方式更新基本类型；
- 原子方式更新数组；
- 原子方式更新引用；
- 原子方式更新字段；
原子方式更新基本类型
以下三个类是以原子方式更新基本类型
- AtomicBoolean：原子更新布尔类型。
- AtomicInteger：原子更新整型。
- AtomicLong：原子更新长整型。
以AtomicInteger为例，
package concurrency;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class AtomicIntegerTest { static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1); public static void main(String[] args) {
//相当于i++,返回的是旧值,看方法名就知道，先获取再自增
System.out.println(ai.getAndIncrement());
System.out.println(ai.get());
//先自增，再获取
System.out.println(ai.incrementAndGet());
System.out.println(ai.get());
//增加一个指定值，先add，再get
System.out.println(ai.addAndGet(5));
System.out.println(ai.get());
//增加一个指定值,先get，再set
System.out.println(ai.getAndSet(5));
System.out.println(ai.get());
} }
注意：Atomic包提供了三种基本类型的原子更新，剩余的Java的基本类型还有char，float和double等，其更新方式可以参考AtomicBoolean的思路来现，AtomicBoolean是把boolean转成整型再调用compareAndSwapInt进行CAS来实现的，类似的short和byte也可以转成整形，float和double可以利用Float.floatToIntBits，Double.doubleToLongBits转成整形和长整形进行相应处理；
原子方式更新数组
以下三个类是以原子方式更新数组，
- AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。
- AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元素。
- AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。
以AtomicIntegerArray为例，其方法与AtomicInteger很像，多了个数组下标索引；
package concurrency;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;
public class AtomicIntegerArrayTest {
static int[] valueArr = new int[] { 1, 2 };
//AtomicIntegerArray内部会拷贝一份数组
static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(valueArr);
public static void main(String[] args) {
ai.getAndSet(0, 3);
//不会修改原始数组value
System.out.println(ai.get(0));
System.out.println(valueArr[0]);
}
}
原子方式更新引用
以下三个类是以原子方式更新引用，与其它不同的是，更新引用可以更新多个变量，而不是一个变量；
- AtomicReference：原子更新引用类型。
- AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。
- AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。
以AtomicReference为例，
package concurrency;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class AtomicReferenceTest {
public static AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<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;
}
}
}
原子方式更新字段
以下三个类是以原子方式更新字段，
- AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型字段的更新器。
- AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段的更新器。
- AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型，用于解决使用CAS进行原子更新时，可能出现的ABA问题。
以AtomicIntegerFieldUpdater为例，
package concurrency;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;
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;
//注意需要用volatile修饰
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;
}
}
}
参考资料
《JAVA并发编程实战》