AtomicInteger

AtomicInteger閱讀筆記

問題

1、什麼是原子操作？

• 一個事務（transaction）中的所有操作，要麼全部完成，要麼全部不完成，不會結束在中間某個環節。事務在執行過程中發生錯誤，會被回滾（Rollback）到事務開始前的狀態，就像這個事務從來沒有執行過一樣

2、什麼是可見性？

• 可見性是指當多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。

3、AtomicInteger通過什麼實現原子操作？

• 通過Unsafe原子工具類來實現原子操作

4、AtomicInteger有什麼缺點？

• 有ABA問題，且自旋消耗CPU性能

一、簡介

優點：

• CAS樂觀鎖，性能較強，利用CPU自身的特性保證原子性，即CPU的指令集封裝CompareAndSwap兩個操作爲一個指令來保證原子性。
• 適合讀多寫少模式。

缺點：

• 自旋，消耗CPU性能，所以寫的操作較多推薦sync(悲觀鎖)
• 僅適合簡單的運算，否則會 產生ABA問題，自旋的時候，別的線程可能更改value，然後又更改回來，此時需要加版本號解決，JDK提供了AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference解決ABA問題，提供基本數據類型和引用數據類型版本號支持

二、繼承關係圖

1、繼承Number抽象類、實現Serializable接口

2、函數列表

三、存儲結構

• 支持併發的Integer存儲結構，大部分都是final方法

四、源碼分析

內部類

• 無

屬性

• Unsafe：工具
• value：int值
• valueOffset：內存偏移地址

構造

• public AtomicInteger()
  • 實例化AtomicInteger
• public AtomicInteger(int initialValue) {value = initialValue;}
  • 實例化AtomicInteger 且初始化value。

主要方法

• public final int getAndAdd(int delta){ return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);}
  • 返回當前value，在內存中對value進行加delta，
• public final int addAndGet(int delta){ return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta) + delta;}
  • 在內存中對value進行加delta，然後返回原value+delta的和。
• public final int getAndDecrement(){ return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);}
  • 返回當前value，然後對value-1，類似i–;
• public final int getAndIncrement() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);}
  • 返回當然value，然後對value+1，類似i++;
• public final int decrementAndGet() {return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;}
  • 在內存中對value進行-1，然後返回的值，類似–i;
• public final int incrementAndGet() {return unsafe.getAndAddInt(this,valueOffset, 1) + 1;}
  • 在內存中對value進行+1，然後返回新的值，類似++i;
• public final int getAndSet(int newValue) { return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);}
  • 返回當前value，然後把value更新爲newValue，採用cas
• public final void set(int newValue) {value = newValue;}
  • 更新value爲newValue。立即修改舊值，別的線程可以立馬看到新值
• public final void lazySet(int newValue){unsafe.putOrderedInt(this,valueOffset, newValue);}
  • 更新value爲newValue。不能保證其他線程能立即看到修改的值，但最終會看到

補充

//獲取Unsafe工具
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
//value值在AtomicInteger對象中的偏移量，用於讀寫操作
private static final long valueOffset;
static {
    try {
        //初始化valueOffset
        //使用反射獲得value字段的Field，然後調用unsafe工具類的objectFieldOffset(獲取非靜態屬性在對象中的偏移量)。
        valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
    } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}

//Unsafe包中的getAndAddInt
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);//使用volatile方式獲取值
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));//循環更新值，失敗繼續

    return var5;
}

五、總結

主要大量運用了Unsafe類。