Java多线程系列--“JUC原子类”03之 AtomicLong原子类

Posted 2021-01-17 Hermioner

转自：https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3514593.html（含部分修改）

概要

AtomicInteger, AtomicLong和AtomicBoolean这3个基本类型的原子类的原理和用法相似。本章以AtomicLong对基本类型的原子类进行介绍。内容包括：

• AtomicLong介绍和函数列表
• AtomicLong源码分析(基于JDK1.7.0_40)
• AtomicLong示例

AtomicLong介绍和函数列表

AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。
在32位操作系统中，64位的long 和 double 变量由于会被JVM当作两个分离的32位来进行操作，所以不具有原子性。而使用AtomicLong能让long的操作保持原子型。

AtomicLong函数列表

// 构造函数
AtomicLong()
// 创建值为initialValue的AtomicLong对象
AtomicLong(long initialValue)
// 以原子方式设置当前值为newValue。
final void set(long newValue) 
// 获取当前值
final long get() 
// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1后的值。等价于“--num”
final long decrementAndGet() 
// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1前的值。等价于“num--”
final long getAndDecrement() 
// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1后的值。等价于“++num”
final long incrementAndGet() 
// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1前的值。等价于“num++”
final long getAndIncrement()    
// 以原子方式将delta与当前值相加，并返回相加后的值。
final long addAndGet(long delta) 
// 以原子方式将delta添加到当前值，并返回相加前的值。
final long getAndAdd(long delta) 
// 如果当前值 == expect，则以原子方式将该值设置为update。成功返回true，否则返回false，并且不修改原值。
final boolean compareAndSet(long expect, long update)
// 以原子方式设置当前值为newValue，并返回旧值。
final long getAndSet(long newValue)
// 返回当前值对应的int值
int intValue() 
// 获取当前值对应的long值
long longValue()    
// 以 float 形式返回当前值
float floatValue()    
// 以 double 形式返回当前值
double doubleValue()    
// 最后设置为给定值。延时设置变量值，这个等价于set()方法，但是由于字段是volatile类型的，因此次字段的修改会比普通字段（非volatile字段）有稍微的性能延时（尽管可以忽略），所以如果不是想立即读取设置的新值，允许在“后台”修改值，那么此方法就很有用。如果还是难以理解，这里就类似于启动一个后台线程如执行修改新值的任务，原线程就不等待修改结果立即返回（这种解释其实是不正确的，但是可以这么理解）。
final void lazySet(long newValue)
// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该设置为给定的更新值。JSR规范中说：以原子方式读取和有条件地写入变量但不 创建任何 happen-before 排序，因此不提供与除 weakCompareAndSet 目标外任何变量以前或后续读取或写入操作有关的任何保证。大意就是说调用weakCompareAndSet时并不能保证不存在happen-before的发生（也就是可能存在指令重排序导致此操作失败）。但是从Java源码来看，其实此方法并没有实现JSR规范的要求，最后效果和compareAndSet是等效的，都调用了unsafe.compareAndSwapInt()完成操作。
final boolean weakCompareAndSet(long expect, long update)

AtomicLong源码分析(基于JDK1.8.0_171)

以getAndIncrement方法为例说明：

public final long incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
    }

实际上调用了Unsafe类中的getAndAddLong方法：

 public final long getAndAddLong(Object paramObject, long paramLong1, long paramLong2)
 {
    long l;
    do
   {
         l = getLongVolatile(paramObject, paramLong1);
   } while (!compareAndSwapLong(paramObject, paramLong1, l, l +paramLong2));
             return l;
 }

最终调用了Unsafe类中的：（CAS的方式来更新值）

public final native boolean compareAndSwapLong(Object paramObject, long paramLong1, long paramLong2, long paramLong3);

这个方法是native的，是和操作系统有关的，是一段C++编写的语言。可以通过一些在线转换手段来查看具体的实现。JDK中都是看不见native代码的具体实现的。

举例使用：

 1 package com.test.a;
 2 
 3 //LongTest.java的源码
 4 import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
 5 
 6 public class LongTest {
 7 
 8     public static void main(String[] args) {
 9 
10         // 新建AtomicLong对象
11         AtomicLong mAtoLong = new AtomicLong();
12 
13         mAtoLong.set(0x0123456789ABCDEFL);
14         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "get()", mAtoLong.get());
15         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "intValue()", mAtoLong.intValue());
16         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "longValue()", mAtoLong.longValue());
17         System.out.printf("%20s : %s\\n", "doubleValue()", mAtoLong.doubleValue());
18         System.out.printf("%20s : %s\\n", "floatValue()", mAtoLong.floatValue());
19 
20         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "getAndDecrement()", mAtoLong.getAndDecrement());
21         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "decrementAndGet()", mAtoLong.decrementAndGet());
22         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "getAndIncrement()", mAtoLong.getAndIncrement());
23         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "incrementAndGet()", mAtoLong.incrementAndGet());
24 
25         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "addAndGet(0x10)", mAtoLong.addAndGet(0x10));
26         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "getAndAdd(0x10)", mAtoLong.getAndAdd(0x10));
27 
28         System.out.printf("\\n%20s : 0x%016X\\n", "get()", mAtoLong.get());
29 
30         System.out.printf("%20s : %s\\n", "compareAndSet()", mAtoLong.compareAndSet(0x12345679L, 0xFEDCBA9876543210L));
31         System.out.printf("%20s : 0x%016X\\n", "get()", mAtoLong.get());
32     }
33 }

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 1                get() : 0x0123456789ABCDEF
 2           intValue() : 0x0000000089ABCDEF
 3          longValue() : 0x0123456789ABCDEF
 4        doubleValue() : 8.1985529216486896E16
 5         floatValue() : 8.1985531E16
 6    getAndDecrement() : 0x0123456789ABCDEF
 7    decrementAndGet() : 0x0123456789ABCDED
 8    getAndIncrement() : 0x0123456789ABCDED
 9    incrementAndGet() : 0x0123456789ABCDEF
10      addAndGet(0x10) : 0x0123456789ABCDFF
11      getAndAdd(0x10) : 0x0123456789ABCDFF
12 
13                get() : 0x0123456789ABCE0F
14      compareAndSet() : false
15                get() : 0x0123456789ABCE0F

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