java并发系列(6)——原子更新类

1、原子更新基本类
•AtomicBoolean:原子更新布尔类型。
•AtomicInteger:原子更新整型。
•AtomicLong:原子更新长整型。
方法
•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。
•int getAndSet(int newValue):以原子方式设置为new-Value的值,并返回旧值。
•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。

2、原子更新数组
•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。

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]);
    }
 
}

以下是输出的结果。
3
1
需要注意的是,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
•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,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、原子更新字段类
•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。

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("我是线程:" + num + ",我获得了锁进行了对象修改!");  
                    }  
                }  
            }.start();  
        }  
        new Thread() {  
            public void run() {  
                int stamp = ATOMIC_REFERENCE.getStamp();  
                while(!ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc2", "abc" , stamp , stamp + 1));  
                System.out.println("已经改回为原始值!");  
            }  
        }.start();  
    }  
}  

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AtomicIntegerFieldUpdater.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(private volatile int old)

5、AtomicInteger 内部实现
AtomicInteger 是如何实现原子操作的呢? 我们先来看一下getAndIncrement的源代码:

public final int getAndIncrement() { 
        for (;;) { 
            int current = get();  // 取得AtomicInteger里存储的数值 
            int next = current + 1;  // 加1 
            if (compareAndSet(current, next))   // 调用compareAndSet执行原子更新操作 
                return current; 
        } 
    } 

这段代码写的很巧妙:
1,compareAndSet方法首先判断当前值是否等于current;
2,如果当前值 = current ,说明AtomicInteger的值没有被其他线程修改;
3,如果当前值 != current,说明AtomicInteger的值被其他线程修改了,这时会再次进入循环重新比较;

注意这里的compareAndSet方法,源代码如下:
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

调用Unsafe来实现
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

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