java中AtomicInteger的使用

Posted 2020-10-01

AtomicInteger，命名带有Atomic，很明显本身是原子性。这个类常是线程安全，多用于高并发对数据的修改。
关于多线程原子性，也顺带回顾下可见性
原子性
原子性具有不可分割的特性。原子操作，具有原子性。比如 i=0属于原子操作，再比如i++，实际是i = i + 1，是可分割的，属于非原子操作。非原子操作不是线程安全，在多线程中经常使用sychronized同步成原子操作。AtomicInteger、AtomicLong等是原子操作，在java.util.concurrent.atomic下
可见性
可见性，是指线程之间的可见性，则一个线程能可见另一个线程的操作结果。经常用volatile修饰的变量，代表具有可见性。volatile不能保证它具有原子性，是非线性安全。

下面代码对比体现AtomicInteger原子性

public class TestAtomicInteger {
    static  int i = 0;
    static AtomicInteger a=new AtomicInteger(0);
    static class MyThread implements Runnable {
         synchronized public void run() {
            for (int m = 0; m < 1000; m++) {
                a.getAndIncrement();
                   i++;
            }
        }
    };

    public static void main(String[] args) throws Exception {
          MyThread m = new MyThread();
          Thread t1 = new Thread(m);
          Thread t2 = new Thread(m);
          t1.start();
          t2.start();
          System.out.println(i);
          System.out.println(a.get());
    }

}

加synchronized 输出结果
2000
2000
不加synchronized 输出结果
1986
2000
结果看出AtomicInteger是线程安全，是原子性的

下面分析下AtomicInteger源码：

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

Unsafe类提供了硬件级别的原子操作,可以分配与释放内存，定位对象某字段的内存位置。源码注释是更新操作时提供“比较并替换”
valueOffset是用来记录内存地址偏移量
value被volatile修饰，更新操作时，当前线程可以拿到value最新的值

public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

int current = get();      这里可以获取value的最新值

unsafe.compareAndSwapInt（）;     使用unsafe的native方法，实现高效的硬件级别CAS