Question

使用原子的方式更新基本类型，Atomic包提供了以下3个类。

AtomicBoolean：原子更新布尔类型。

AtomicInteger：原子更新整型。

AtomicLong：原子更新长整型。

以上3个类提供的方法几乎一模一样，所以本节仅以AtomicInteger为例进行讲解，AtomicInteger的常用方法如下。

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，则以原子方式将该值设置为输入的值。

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。

void lazySet（int newValue）：最终会设置成newValue，使用lazySet设置值后，可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。关于该方法的更多信息可以参考并发编程网翻译的一篇文章《AtomicLong.lazySet是如何工作的？》，文章地址是“http://ifeve.com/how-does-atomiclong-lazyset-work/”。

int getAndSet（int newValue）：以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。

AtomicInteger示例代码如代码清单7-1所示。

代码清单7-1　AtomicIntegerTest.java

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class AtomicIntegerTest {
  static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(ai.getAndIncrement());
    System.out.println(ai.get());
  }
}

输出结果如下。

1
2

那么getAndIncrement是如何实现原子操作的呢？让我们一起分析其实现原理，getAndIncrement的源码如代码清单7-2所示。

代码清单7-2　AtomicInteger.java

public final int getAndIncrement() {
  for (;;) {
      int current = get();
      int next = current + 1;
      if (compareAndSet(current, next))
    return current;
  }
}
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
  return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

源码中for循环体的第一步先取得AtomicInteger里存储的数值，第二步对AtomicInteger的当前数值进行加1操作，关键的第三步调用compareAndSet方法来进行原子更新操作，该方法先检查当前数值是否等于current，等于意味着AtomicInteger的值没有被其他线程修改过，则将AtomicInteger的当前数值更新成next的值，如果不等compareAndSet方法会返回false，程序会进入for循环重新进行compareAndSet操作。

Atomic包提供了3种基本类型的原子更新，但是Java的基本类型里还有char、float和double等。那么问题来了，如何原子的更新其他的基本类型呢？Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的，让我们一起看一下Unsafe的源码，如代码清单7-3所示。

代码清单7-3　Unsafe.java

/**
 * 如果当前数值是expected，则原子的将Java变量更新成x
 * @return 如果更新成功则返回true
 */
public final native boolean compareAndSwapObject(Object o,
             long offset,
             Object expected,
             Object x);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
                int expected,
                int x);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset,
                 long expected,
                 long x);

通过代码，我们发现Unsafe只提供了3种CAS方法：compareAndSwapObject、compare-AndSwapInt和compareAndSwapLong，再看AtomicBoolean源码，发现它是先把Boolean转换成整型，再使用compareAndSwapInt进行CAS，所以原子更新char、float和double变量也可以用类似的思路来实现。