Java併發編程——Atomic基本類型

一. Atomic基本類型

1.基本數據類型

• AtomicInteger
• AtomicLong
• AtomicBoolean

2.常用方法

• int get() // 獲取當前值
• int getAndSet(int value) // 獲取當前值並設置成指定值等價於普通變量的i = value
• int getAndIncrement() // 自增 ,等價於普通變量的i++
• int getAndDecrement() // 自減,等價於普通變量的i–
• int getAndAdd(int Value) // 加上預期值,等價於普通變量的i = i + value
• boolean compareAndSet(int expect, int update) //如果該對象等於期望值,把它更新成update的值,等價於普通變量的`if (i == expect) {i = update}

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二. AtomicInteger

• AtomicInteger 底層採用的是CAS原理（CompareAndSwap）。AtomicInteger 類型的對象，之所以在對AtomicInteger對象操作時，能保證線程安全，是因爲在進行操作時，會將當前對象的值與內存中變量的值進行比較，如果是一致的，則進行變量操作，否則繼續去內存中獲取變量的值，直至當前值，與內存中的值是一致的。
• AtomicInteger 對象，可以通過調用incrementAndGet()方法和getAndIncrement()方法進行值加1的操作，區別在於：incrementAndGet()方法先執行加1操作，然後獲取值；getAndIncrement()方法是先獲取值然後執行加1的操作；

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三. AtomicInteger 對象使用示例：

1.非線程安全的使用示例：

@Slf4j
public class CountExample1 {

    // 請求總數
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同時併發執行的線程數
    public static int threadTotal = 200;

    public static int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal ; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count);
    }

    private static void add() {
        count++;
    }
}

上述代碼每次執行過程中，輸出的count值都有可能會不相同，而且小於5000，這是因爲count++操作時，會發生併發問題；

2. 使用AtomicInteger 實現線程安全的使用示例：

@Slf4j
public class AtomicExample1 {

    // 請求總數
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同時併發執行的線程數
    public static int threadTotal = 200;

	//創建AtomicInteger對象並初始化
    public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal ; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count.get());
    }

    private static void add() {
        count.incrementAndGet(); //先增加後獲取
//        count.getAndIncrement(); //先獲取後增加
    }
}

3. AtomicInteger線程安全底層實現

上述AtomicInteger對象執行incrementAndGet()方法時，底層方法是：

    /**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the updated value
     */
    public final int incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
    }

其中getAndAddInt()方法的源碼如下：

    public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

        return var5;
    }

其中compareAndSwapInt()方法是CAS機制中的一種，它的源碼如下：

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

由於compareAndSwapInt()方法是被native關鍵字修飾，說明這個方法是原生函數，也就是這個方法是用C/C++語言實現的，並且被編譯成了DLL，由java去調用。這些函數的實現體在DLL中，JDK的源代碼中並不包含，我們是看不到的。

getAndAddInt()方法執行過程如下這篇文章所示：getAndAddInt()執行過程

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二、原子類的ABA問題

原因：

• 所謂ABA就是一個線程在CAS更新變量的時候,該變量已經被別的線程先從A該成了B,再從B該回了A,此時線程還是會CAS成功,因爲它認爲期望值並沒有變

解決辦法：

• 解決辦法是增加版本號,每次修改版本號加1
• 具體解決方法：使用版本號功能的類爲AtomicStampedReference

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