概述

java为了方便在多线程环境下安全的更新变量，在Atomic包里一共提供了13个类，属于4种类型的原子更新方式，分别是原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用和原子更新属性（字段）。Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类。

1.原子更新基本类型类

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。

这里以AtomicInteger讲解,其他类似,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。
·int getAndSet（int newValue）：以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。

示例代码

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());
    }
}

getAndIncrement是如何实现原子操作的原理如下:

public final int getAndIncrement() {
//不断的重复获取当前值并用cas更新,直到成功后退出循环
    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);
}

char类型可以转换成数字通过AtomicInteger实现.
那么现在整形有AtomicInteger，长整型有AtomicLong，布尔型有AtomicBoolean，但是Java的基本类型里还有char、float和double等.JDK的说法是

char类型可以转换成数字通过AtomicInteger实现.
可以利用AtomicInteger以及Float.floatToRawIntBits和Float.intBitsToFloat来自己实现一个AtomicFloat；
利用AtomicLong以及Double.doubleToRawLongBits和Double.longBitsToDouble来自己实现一个AtomicDouble。

2原子更新数组

通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下4个类。

·AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。
·AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元素。
·AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。

AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型，其常用方法如下

int addAndGet（int i，int delta）：以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加。
boolean compareAndSet（int i，int expect，int update）：如果当前值等于预期值，则以原子方式将数组位置i的元素设置成update值。

AtomicIntegerArray 示例代码:

public class AtomicIntegerArrayTest {
    static int[] value = new int[] { 1， 2 };
    static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);
    public static void main(String[] args) {
        ai.getAndSet(0， 3);
        System.out.println(ai.get(0));
        System.out.println(value[0]);
    }
}
//结果
3
1

数组value通过构造方法传递进去，然后AtomicIntegerArray会将当前数组复制一份,所以当AtomicIntegerArray对内部的数组元素进行修改时，不会影响传入的数组

3原子更新引用类型

AtomicInteger只能更新一个变量，如果要原子更新多个变量，就需要使用这个原子更新引用类型提供的类。Atomic包提供了以下3个类。

·AtomicReference：原子更新引用类型。
·AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。
·AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。可以原子更新一个布尔类型的标记位和引用类型。构造方法是AtomicMarkableReference（V initialRef，boolean initialMark）。

AtomicReference示例代码

public class AtomicReferenceTest {
        public static AtomicReference<user> atomicUserRef = new AtomicReference<user>();
        public static void main(String[] args) {
            User user = new User("conan"， 15);
            atomicUserRef.set(user);
            User updateUser = new User("Shinichi"， 17);
            atomicUserRef.compareAndSet(user， updateUser);
            System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
            System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
        }
        static class User {
            private String name;
            private int old;
            public User(String name， int old) {
                this.name = name;
                this.old = old;
            }
            public String getName() {
                return name;
            }
            public int getOld() {
                return old;
            }
        }
}

4原子更新字段类

如果需原子地更新某个类里的某个字段时，就需要使用原子更新字段类，Atomic包提供了以下3个类进行原子字段更新。

·AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。
·AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段的更新器。
·AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用CAS进行原子更新时可能出现的ABA问题。

要想原子地更新字段类需要两步。

第一步，因为原子更新字段类都是抽象类，每次使用的时候必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类和属性。
第二步，更新类的字段（属性）必须使用public volatile修饰符

AtomicIntegerFieldUpdater示例代码

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {
    // 创建原子更新器，并设置需要更新的对象类和对象的属性
    private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class， "old");
    public static void main(String[] args) {
        // 设置柯南的年龄是10岁
        User conan = new User("conan"， 10);
        // 柯南长了一岁，但是仍然会输出旧的年龄
        System.out.println(a.getAndIncrement(conan));
        // 输出柯南现在的年龄
        System.out.println(a.get(conan));
    }
    public static class User {
        private String name;
        public volatile int old;//注意这里是public volatile 修饰的
        public User(String name， int old) {
            this.name = name;
            this.old = old;
        }
        public String getName() {
         return name;
        }
        public int getOld() {
            return old;
        }
    }
}

java并发编程的艺术笔记第七章--Java中的13个原子操作类

概述

1.原子更新基本类型类

2原子更新数组

3原子更新引用类型

4原子更新字段类

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