jdk8 java.util包整體學習（二）concurrent.atomic包下的類

前言

java.util.concurrent.atomic 包下共有 17個類。統計代碼如下

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        JarFile jarFile = new JarFile("/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_144.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar");
        Enumeration<JarEntry> jarEntries = jarFile.entries();
        AtomicInteger num = new AtomicInteger();
        String packageStr = "java/util/concurrent/atomic";
        jarFile.stream().forEach(m->{
            if(m.getName().startsWith(packageStr) && !m.getName().contains("$") && m.getName().endsWith("class")){
                System.out.println(m.getName().substring(m.getName().indexOf(packageStr)+packageStr.length()+1));
                num.getAndIncrement();
            }
        });
        System.out.println("共有類:"+num.toString());
    

結果如下：

包簡介

atmic 包主要支持單變量上的無鎖線程安全編程。
分類：

• 原子更新基本類型類
  • AtomicBoolean：原子更新布爾類型。
  • AtomicInteger：原子更新整型。
  • AtomicLong：原子更新長整型。
• 原子更新數組類
  • AtomicIntegerArray：原子更新整型數組裏的元素。
  • AtomicLongArray：原子更新長整型數組裏的元素。
  • AtomicReferenceArray：原子更新引用類型數組裏的元素。
• 原子更新引用類型
  • AtomicReference：原子更新引用類型。
  • AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用類型裏的字段。
  • AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。
  • AtomicLongFieldUpdater：原子更新長整型字段的更新器。
  • AtomicStampedReference：原子更新帶有版本號的引用類型。該類將整數值與引用關聯起來，可用於原子的更數據和數據的版本號，可以解決使用CAS進行原子更新時，可能出現的ABA問題。
• 針對 Atomic 相關數字類的改進類
  • LongAdder
  • LongAccumulator
  • DoubleAdder
  • DoubleAccumulator

原子更新基本類型

AtomicBoolean

常用方法：

• public final boolean compareAndSet(boolean expect,
  boolean update)
  如果當前值 == 預期值，則以原子方式將該值設置爲給定的更新值。
  參數：
  expect - 預期值
  update - 新值
  返回：
  如果成功，則返回 true。返回 False 指示實際值與預期值不相等。
• getAndSet
  public final boolean getAndSet(boolean newValue)
  以原子方式設置爲給定值，並返回以前的值。
  參數：
  newValue - 新值
  返回：
  以前的值

AtomicInteger

常用方法（如果涉及加減，則只列舉加）：

• incrementAndGet 自增，返回最新的值
• addAndGet 做加法，並返回最新的值
• compareAndSet 設置值，並返回是否設置成功

AtomicLong

常用方法（如果涉及加減，則只列舉加）：

• incrementAndGet 自增，返回最新的值
• addAndGet 做加法，並返回最新的值
• compareAndSet 設置值，並返回是否設置成功

原子更新數組類

注意：

• 原子更新數組類不會直接操作傳入的數組，而是操作自己 clone 的傳入的數組的副本

AtomicIntegerArray

常用方法：

• addAndGet(int i, int delta) cas 更新下標爲 i 的數字爲 當前數+delta，並返回最新值
• incrementAndGet(int i) cas 下標爲 i 的元素進行自增，並返回最新值
• compareAndSet(int i, int expect, int update) 比較下標爲 i 的元素和 expect，相等則更新爲 update，返回是否更新成功

AtomicLongArray

類似 AtomicIntegerArray

AtomicReferenceArray

常用方法：

• compareAndSet(int i, E expect, E update) 比較下標爲 i 的引用和 expect 是否相同，相同的話，則將引用更新爲 update。返回值爲是否更新

原子更新引用類型

AtomicReference

原子更新引用

AtomicReferenceFieldUpdater

原子更新引用對象字段。這個類是基於反射的一個工具類。被更新的字段需要滿足以下要求：

• 被 volatile 修飾（保證可見行）
• 不能被 private 修飾符修飾

核心方法：

• AtomicReferenceFieldUpdater<U,W> newUpdater(Class< U> tclass,
  Class< W> vclass,
  String fieldName) 生成一個更新器。
• compareAndSet(T obj, V expect, V update) 比較並跟新 obj 的字段值，並返回是否成功更新

使用示例：

    @org.junit.Test
    public void testAtomicReferenceFieldUpdater(){
        Person person = new Person("小田切讓",20);
        AtomicReferenceFieldUpdater fieldUpdater = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(Person.class,Integer.class,"age");
        fieldUpdater.compareAndSet(person,person.getAge(),new Integer(33));
        System.out.println(person.getAge());
    }
@AllArgsConstructor
@Data
class Person{
    private String name;

    public volatile Integer age;
}

AtomicIntegerFieldUpdater

修改引用對象中被 int 修飾的字段。該字段必須滿足以下要求：

• 被 int 修飾，不能使用包裝類型 Integer 修飾
• 必須被 volatile 修飾
• 不能被 private 修飾

常用方法：

• newUpdater(Class tclass,String fieldName) 生成字段更新器
• incrementAndGet(T obj) obj 的字段自增，並返回最新值
• compareAndSet(T obj, int expect, int update)

示例：

    @org.junit.Test
    public void testAtomicIntegerFieldUpdater(){
        Person person = new Person("小田切讓",new Integer(20));
        AtomicIntegerFieldUpdater<Person> updater  = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Person.class,"age");
        updater.incrementAndGet(person);
        updater.compareAndSet(person,person.getAge(),new Integer(25));
        System.out.println(person.getAge());
    }

@AllArgsConstructor
@Data
class Person{
    private String name;

    public volatile int age;
}

AtomicLongFieldUpdater

類似 AtomicIntegerFieldUpdater ，修改引用對象中被 long 修飾的字段。該字段必須滿足以下要求：

• 被 long 修飾，不能使用包裝類型 Long 修飾
• 必須被 volatile 修飾
• 不能被 private 修飾

AtomicStampedReference

解決原子更新引用的「ABA」問題

常用方法：

• compareAndSet(V expectedReference,
  V newReference,
  int expectedStamp,
  int newStamp) 比較引用和標誌，都相同才進行更新，並返回更新結果

示例：

    @org.junit.Test
    public void testAtomicStampedReference(){
        Person person = new Person("小田切讓",20);
        AtomicStampedReference<Person> reference = new AtomicStampedReference<>(person,100);
        reference.compareAndSet(person,new Person("小栗旬",23),100,101);
        System.out.println(reference.getReference().getName());
        System.out.println(reference.getStamp());
    }

針對 Atomic 相關數字類的改進類

LongAdder

針對 AtomicLong 的改進類，在高併發的情況下，擁有更好的表現
常用方法：

• add(long x) 加法
• increment() 自增
• decrement() 自減

DoubleAdder

常用方法：

• add(double x)

LongAccumulator

LongAdder 只提供了「加」操作，假如需要對當前結果 m 進行 m*5+1,這種複合運算，則需要 LongAccumulator。
ongAdder類是LongAccumulator的一個特例，LongAccumulator提供了比LongAdder更強大的功能，如下構造函數，其中accumulatorFunction是一個雙目運算器接口，根據輸入的兩個參數返回一個計算值（兩個參數分別代表，當前值，輸入值），identity則是LongAccumulator累加器的初始值。
常用方法：

• LongAccumulator(LongBinaryOperator accumulatorFunction,
  long identity)
• accumulate(long x) 進行一次計算

demo：

    @org.junit.Test
    public void testLongAccumulator(){
        LongAccumulator longAccumulator = new LongAccumulator((m,n)-> {
            return m*n+1; // 這裏結果其實是 100 * 10 +1
        },100);
        longAccumulator.accumulate(10);
        System.out.println(longAccumulator.longValue());
    }

DoubleAccumulator

類似 LongAccumulator