AtomicXXX系列类使用分析
2020-01-08 16:05:43来源:博客园 阅读 ()
AtomicXXX系列类使用分析
本博客系列是学习并发编程过程中的记录总结。由于文章比较多,写的时间也比较散,所以我整理了个目录贴(传送门),方便查阅。
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在java.util.concurrent.atomic
中,普通的原子类型有以下四种:
- AtomicBoolean:提供对基本数据类型boolean的原子性更新操作。
- AtomicInteger:提供对基本数据类型int的原子性更新操作。
- AtomicLong:提供对基本数据类型long的原子性更新操作。
- AtomicReference
:这是一个泛型类,提供对引用类型的原子性更新操作。
数组相关的操作类有:
- AtomicLongArray:提供对int[]数组元素的原子性更新操作。
- AtomicIntegerArray:提供对long[]数组元素的原子性更新操作。
- AtomicReferenceArray:提供对引用类型[]数组元素的原子性更新操作。
由于上面的原子操作类的实现原理差不多,我们这边就选择AtomicInteger
来分析。
代码分析
构造函数
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
//Unsafe类提供底层的CAS机制
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
//valueOffset是value值的内存地址值偏移值,这个值的作用是获取value在主内存中的值
private static final long valueOffset;
//类加载的时候获取valueOffset的值
static {
try {
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
//AtomicInteger具体的值存放在这个变量中,
//这个变量使用volatile修饰,具有可见性
private volatile int value;
public AtomicInteger(int initialValue) {
value = initialValue;
}
//默认为0
public AtomicInteger() {
}
}
get和set方法分析
//value使用volatile修饰,每次能拿到最新值
public final int get() {
return value;
}
//value使用volatile修饰,赋值操作具有原子性,所以这个操作也是线程安全的
//这个方法和compareAndSet方法的区别是:compareAndSet方法会判断预期值和当前值,而set方法不会做任何判断,直接更新
// set方法不会在意原始值是多少,而compareAndSet会确保主内存中的值和预期值相等才更新。
public final void set(int newValue) {
value = newValue;
}
//这个方法可能比较令人疑惑,我查了下unsafe的putOrderedInt方法,如下
/** Sets the value of the integer field at the specified offset in the
* supplied object to the given value. This is an ordered or lazy
* version of <code>putIntVolatile(Object,long,int)</code>, which
* doesn't guarantee the immediate visibility of the change to other
* threads. It is only really useful where the integer field is
* <code>volatile</code>, and is thus expected to change unexpectedly.
*/
上面的意思大致是:putOrderedInt方法不保证可见性,只有在变量是volatile修饰时才有用,
我们这边的value变量就是用volatile修饰的,所以我认为AtomicInteger的`set`方法和`lazySet`方法
功能是一致的。
public final void lazySet(int newValue) {
unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
}
//将value设置成给定值,并返回旧值
public final int getAndSet(int newValue) {
return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}
//使用CAS机制更新
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
//使用CAS机制更新
public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
//CAS加1,并且返回原始值
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
//CAS减1,并且返回原始值
public final int getAndDecrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
}
//CAS加减delta值,并且返回原始值
public final int getAndAdd(int delta) {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}
//CAS加1,并且返回最新值
public final int incrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}
//CAS减1,并且返回最新值
public final int decrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;
}
//CAS加减delta值,并且返回最新值
public final int addAndGet(int delta) {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta) + delta;
}
策略更新
下面几个方法个人觉得不是很有用,和上面的区别就是更新的值不是穿进去的,而是通过IntUnaryOperator
和IntBinaryOperator
接口算出来的。
public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
int prev, next;
do {
prev = get();
next = updateFunction.applyAsInt(prev);
} while (!compareAndSet(prev, next));
return prev;
}
public final int updateAndGet(IntUnaryOperator updateFunction) {
int prev, next;
do {
prev = get();
next = updateFunction.applyAsInt(prev);
} while (!compareAndSet(prev, next));
return next;
}
public final int getAndAccumulate(int x, IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
int prev, next;
do {
prev = get();
next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
} while (!compareAndSet(prev, next));
return prev;
}
public final int accumulateAndGet(int x,IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
int prev, next;
do {
prev = get();
next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
} while (!compareAndSet(prev, next));
return next;
}
简单总结
总体来说,AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference原理比较简单:使用CAS保证原子性,使用volatile保证可见性,最终能保证共享变量操作的线程安全。
AtomicLongArray、AtomicIntArray和AtomicReferenceArray的实现原理略有不同,是用CAS机制配合final机制来实现共享变量操作的线程安全的。感兴趣的同学可以自己分析下,也是比较简单的。
原文链接:https://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/12161719.html
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