Java 原子操作

Question

原子操作 - 计数器、域更新器

java.util.concurrent.atomic 包，可以在多线程环境下，无锁无阻塞的进行原子操作。原子类分为4种类型：计数器、域更新器、数组及复合变量。

计数器

• AtomicBoolean：原子更新布尔值
• AtomicInteger：原子更新整形值
• AtomicLong：原子更新 Long 值
• AtomicReference：原子更新引用值

AtomicInteger 常用方法

关键方法	说明
int addAndGet(int delta)	以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回结果
boolean compareAndSet(int expect, int update)	如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将
int getAndIncrement()	以原子方式将当前值加1，注意：这里返回的是自增前的值，相当于i++。

域更新器

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子操作对象的整型的字段
• AtomicLongFieldUpdater：原子操作对象的 Long 类型的字段
• AtomicReferenceFieldUpdater：原子操作对象的引用字段

AtomicIntegerFieldUpdater 常用方法

关键方法	说明
static AtomicIntegerFieldUpdater newUpdater(Class<U> tclass, String fieldName)	创建一个 AtomicIntegerFieldUpdater
public int getAndIncrement(T obj)	更新指定对象的整型字段，将其值加一

原子操作 - 代码示例

int 累加

static volatile int j=0;
static Runnable run = new Runnable() {
 public void run() {
 for(int i=0;i<10000;i++)
 j++;
 }
};
public static void main(String[] arg) throws Exception
{
 for(int i=0;i<50;i++)
 new Thread(run).start();
 Thread.sleep(1000);
 System.out.println("j="+j);
}
AtomicInteger累加
static volatile AtomicInteger j=new AtomicInteger(0);
static Runnable run = new Runnable() {
 public void run() {
 for(int i=0;i<10000;i++)
 j.incrementAndGet();
 }
};
public static void main(String[] arg) throws Exception
{
 for(int i=0;i<50;i++)
 new Thread(run).start();
 Thread.sleep(1000);
 System.out.println("j="+j.get());
}

AtomicIntegerFieldUpdater
public class filedUpdater{
/*
1.必须用volatile修饰
2.不能是static变量
3.private protected 都可以通过原子域更新
*/
 public volatile int i;
 public static void main(String[] arg)
 {
 filedUpdaterf = new filedUpdater();
 f.i=99;
 AtomicIntegerFieldUpdater integerUpdate = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(filedUpdater.class,"i");
 System.out.println(integerUpdate.getAndIncrement(f));
 System.out.println(f.i);
 }
}

原子操作 - 数组、复合变量

数组

• AtomicIntegerArray：支持原子操作的Integer数组
• AtomicLongArray:支持原子操作的Long数组
• AtomicReferenceArray ：支持原子操作的Reference数组

AtomicIntegerArray 常用方法

关键方法	说明
int addAndGet(int i, int delta)	指定数组下标i对应的元素增加 delta，并返回最新值。
boolean compareAndSet(inti, int expect, int update)	对数组下标 i 的元素进行 CAS 操作，若下标i的值为 expect 则将值设置为 update。
int incrementAndGet(int i)	对数组下标 i 进行加1操作，加完之后返回最新值。

复合变量

• AtomicStampedReference：引用类型和整型标识的复合变量，只有引用和整型完全相等才认为操作行为是合法的。
• AtomicMarkableReference：引用类型和布尔值标识的复合变量，只有引用和布尔值完全相等才认为操作行为是合法的。

AtomicStampedReference 常用方法

关键方法	说明
AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp)	构造函数，传入一个对象引用和整型标记。
boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)	CAS 操作，只有期望的引用和期望的整型标记完全一致时，才能操作成功。
int getStamp()	返回整型标记。
V getReference()	返回对象引用。

数组操作

public static void main(String[] arg) throws Exception
{
 AtomicIntegerArraya = new AtomicIntegerArray(new int[]{1,2,3});
 System.out.println("a[0]="+a.addAndGet(0,9));
 System.out.println(a);
 a.compareAndSet(0,10,11);
 System.out.println(a);
}

AtomicStampedReference 解决 ABA 问题

public static void main(String[] arg) throws Exception
{
 String str="A"; int stamp;
 AtomicStampedReference stapRef = new AtomicStampedReference(str,0);
 stapRef.compareAndSet("A","B",stapRef.getStamp(),stapRef.getStamp() + 1);
 stapRef.compareAndSet("B","A",stapRef.getStamp(),stapRef.getStamp() + 1);
 System.out.println(stapRef.getReference()+" "+stapRef.getStamp());
}