java并發系列(6)——原子更新類

1、原子更新基本類
?AtomicBoolean:原子更新布爾類型。
?AtomicInteger:原子更新整型。
?AtomicLong:原子更新長整型。
方法
?int addAndGet(int delta):以原子方式將輸入的數值與實例中的值(AtomicInteger里的value)相加,并返回結果。
?boolean compareAndSet(int expect,int update):如果輸入的數值等于預期值,則以原子方式將該值設置為輸入的值。
?int getAndIncrement():以原子方式將當前值加1,注意,這里返回的是自增前的值。
?int getAndSet(int newValue):以原子方式設置為new-Value的值,并返回舊值。
?void lazySet(int newValue):最終會設置成newValue,使用lazySet設置值后,可能導致其他線程在之后的一小段時間內還是可以讀到舊的值。

2、原子更新數組
?AtomicIntegerArray:原子更新整型數組里的元素。
?AtomicLongArray:原子更新長整型數組里的元素。
?AtomicReferenceArray:原子更新引用類型數組里的元素。
?AtomicIntegerArray類主要是提供原子的方式更新數組里的整型,其常用方法如下。
?int addAndGet(int i,int delta):以原子方式將輸入值與數組中索引i的元素相加。
?boolean compareAndSet(int i,int expect,int update):如果當前值等于預期值,則以原子方式將數組位置i的元素設置成update值。

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]);
    }
 
}

以下是輸出的結果。
3
1
需要注意的是,數組value通過構造方法傳遞進去,然后AtomicIntegerArray會將當前數組復制一份,所以當AtomicIntegerArray對內部的數組元素進行修改時,不會影響傳入的數組。

3、原子更新引用類型
?AtomicReference:原子更新引用類型。
?AtomicReferenceFieldUpdater:原子更新引用類型里的字段。
?AtomicMarkableReference:原子更新帶有標記位的引用類型。可以原子更新一個布爾類型的標記位和引用類型。構造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef,booleaninitialMark)。

public class AtomicReferenceTest {
 
    public static AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<User>();
    private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> atomicIntegerFieldUpdater   
        = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "old"); 
 
    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());
        System.out.println(atomicIntegerFieldUpdater.getAndIncrement(user)); 
    }
 
    public static class User {
        private String name;
        private volatile 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、原子更新字段類
?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,可用于原子的更新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。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;  
  
public class AtomicStampedReferenceTest {  
      
    public final static AtomicStampedReference <String>ATOMIC_REFERENCE = new AtomicStampedReference<String>("abc" , 0);  
      
    public static void main(String []args) {  
        for(int i = 0 ; i < 100 ; i++) {  
            final int num = i;  
            final int stamp = ATOMIC_REFERENCE.getStamp();  
            new Thread() {  
                public void run() {  
                    try {  
                        Thread.sleep(Math.abs((int)(Math.random() * 100)));  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    if(ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc" , "abc2" , stamp , stamp + 1)) {  
                        System.out.println("我是線程:" + num + ",我獲得了鎖進行了對象修改!");  
                    }  
                }  
            }.start();  
        }  
        new Thread() {  
            public void run() {  
                int stamp = ATOMIC_REFERENCE.getStamp();  
                while(!ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc2", "abc" , stamp , stamp + 1));  
                System.out.println("已經改回為原始值!");  
            }  
        }.start();  
    }  
}  

第一步,因為原子更新字段類都是抽象類,每次使用的時候必須使用靜態方法AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater創建一個更新器,并且需要設置想要更新的類和屬性。第二步,更新類的字段(屬性)必須使用public volatile修飾符(private volatile int old)

5、AtomicInteger 內部實現
AtomicInteger 是如何實現原子操作的呢? 我們先來看一下getAndIncrement的源代碼:

public final int getAndIncrement() { 
        for (;;) { 
            int current = get();  // 取得AtomicInteger里存儲的數值 
            int next = current + 1;  // 加1 
            if (compareAndSet(current, next))   // 調用compareAndSet執行原子更新操作 
                return current; 
        } 
    } 

這段代碼寫的很巧妙:
1,compareAndSet方法首先判斷當前值是否等于current;
2,如果當前值 = current ,說明AtomicInteger的值沒有被其他線程修改;
3,如果當前值 != current,說明AtomicInteger的值被其他線程修改了,這時會再次進入循環重新比較;

注意這里的compareAndSet方法,源代碼如下:
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

調用Unsafe來實現
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

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