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AtomicXXX系列类使用分析

2020年01月08日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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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。

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。

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