Java原子操作AtomicInteger的用法

阳光穿透心脏的1/2处 2023-06-11 10:26 53阅读 0赞

**前言:**

JDK1.5之后的java.util.concurrent.atomic包里，多了一批原子处理类。AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference。主要用于在高并发环境下的高效程序处理,来帮助我们简化同步处理.

通过JDK1.8的AtomicIntegerkey保证多一定数据量的循环遍历保证线程安全问题，以及在一定数据量的时候提高性能

### **AtomicInteger:** ###

AtomicInteger，一个提供原子操作的Integer的类。在Java语言中，++i和i++操作并不是线程安全的，在使用的时候，不可避免的会用到synchronized关键字。而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口。  
  
**我们先来看看AtomicInteger给我们提供了什么接口:**

public final int get() //获取当前的值
    public final int getAndSet(int newValue)//获取当前的值，并设置新的值
    public final int getAndIncrement()//获取当前的值，并自增
    public final int getAndDecrement() //获取当前的值，并自减
    public final int getAndAdd(int delta) //获取当前的值，并加上预期的值

### **下面通过两个简单的例子来看一下 AtomicInteger 的优势在哪:** ###

**普通线程同步:**

class Test2 {
            private volatile int count = 0;
    
            public synchronized void increment() {
                      count++; //若要线程安全执行执行count++，需要加锁
            }
    
            public int getCount() {
                      return count;
            }
    }

**使用AtomicInteger:**

class Test2 {
            private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
    
            public void increment() {
                      count.incrementAndGet();
            }
       //使用AtomicInteger之后，不需要加锁，也可以实现线程安全。
           public int getCount() {
                    return count.get();
            }
    }

从上面的例子中我们可以看出：使用AtomicInteger是非常的安全的.而且因为AtomicInteger由硬件提供原子操作指令实现的。在非激烈竞争的情况下，开销更小，速度更快。

我们来看看AtomicInteger是如何使用非阻塞算法来实现并发控制的:  
AtomicInteger的关键域只有一下3个：

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;
    static {    
             try {        
                    valueOffset = unsafe.objectFieldOffset (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));   
            } catch (Exception ex) { 
                   throw new Error(ex); 
            }
        }
    private volatile int value;

这里， unsafe是java提供的获得对对象内存地址访问的类，注释已经清楚的写出了，它的作用就是在更新操作时提供“比较并替换”的作用。实际上就是AtomicInteger中的一个工具。  
valueOffset是用来记录value本身在内存的便宜地址的，这个记录，也主要是为了在更新操作在内存中找到value的位置，方便比较。  
注意：value是用来存储整数的时间变量，这里被声明为volatile，就是为了保证在更新操作时，当前线程可以拿到value最新的值（并发环境下，value可能已经被其他线程更新了）。  
**这里，我们以自增的代码为例，可以看到这个并发控制的核心算法：**

/**
    *Atomicallyincrementsbyonethecurrentvalue.
    *
    *@returntheupdatedvalue
    */
    publicfinalintincrementAndGet(){
    for(;;){
    //这里可以拿到value的最新值
    intcurrent=get();
    intnext=current+1;
    if(compareAndSet(current,next))
    returnnext;
    }
    }
    
    publicfinalbooleancompareAndSet(intexpect,intupdate){
    //使用unsafe的native方法，实现高效的硬件级别CAS
            returnunsafe.compareAndSwapInt(this,valueOffset,expect,update);
    }

**优点总结:**  
  最大的好处就是可以避免多线程的优先级倒置和死锁情况的发生，提升在高并发处理下的性能。