2. 原子性 Atomic

Posted 2023-03-29

参考技术A 对于涉及 共享变量 访问的操作，若该操作从其执行线程以外的任意线程来看是 不可分割的 ，那么该操作就是原子操作，称该操作具有原子性

在Java中，对 基础数据类型（除double、long以外）的变量 和 引用变量 的 写操作 都是 原子性 的

Java中的double、long类型变量会占用64位（8字节）的存储空间，32位的Java虚拟机对这种变量的写操作可能会分解为两个步骤实施，比如先写低32位，后写高32位，故不能保证原子性

Java中对任何变量的读操作都是原子性的

Java语言规范特别地规定对于 volatile 关键字修饰的 long/double 类型变量的 写操作 是具有原子性的

可以使用synchronized关键字来保证操作的原子性

原子操作 + 原子操作 != 原子操作

Java源码Atomic部分源码解析

 

AtomicXXX

加了volatile保证了可见性。

本质上这一系列的都是采用的CAS的方式来更新原来的值的。

boolean实际上是用的int值来存储的。

 

AtomicXXXArray

 

    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final int base = unsafe.arrayBaseOffset(long[].class);
    private static final int shift;
    private final long[] array;

基本的操作大体的意思应该是：

 

计算出来的地址就是：基础地址+偏移量=最终要定位的元素的地址。

然后Cas操作修改这个地址上的数据。

AtomicReferenceArray里面多了一个arrayFieldOffset，这个域用来支持反序列化的。其次，与AtomicIntegerArray不同，AtomicReferenceArray并没有scale域，取而代之的是shift域。阅读代码可知，其实目的都是计算rawIndex = base + index * scale，只不过AtomicReferenceArray里面把一部分运算转换为等价的位操作(当然前提是scala为2的幂)。(了解更多位操作技巧，可参考Hacker's Delight)。

 

    public final void set(int i, long newValue) 
        unsafe.putLongVolatile(array, checkedByteOffset(i), newValue);
    

 

 

AtomicXXXFieldUpdater

 

 

 

 

• 原子域更新器，一般用于一些原子同步结构中。

    /**
     * Standard hotspot implementation using intrinsics
     */
    private static class AtomicIntegerFieldUpdaterImpl<T> extends AtomicIntegerFieldUpdater<T> 
        private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
        private final long offset;
        private final Class<T> tclass;
        private final Class cclass;

 

AtomicIntegerFieldUpdaterImpl构造过程中会目标class，和目标域的访问权限、还要要检查目标域是否为int型，是否由volatile修饰、当然还要获取目标域的偏移量，为后面的CAS操作做准备。

AtomicLongFieldUpdater，结构和AtomicIntegerFieldUpdater类似，有一点区别就是，它有两个实现，根据平台是否支持8字节的CAS操作，来选择不同的实现

AtomicReferenceFieldUpdater和AtomicIntegerFieldUpdater类似的结构，AtomicReferenceFieldUpdater一般用于某些原子数据结构中，支持某些节点的引用域的独立原子更新操作。

其实直接使用AtomicReference也可以完成类似的工作，那么为什么要使用AtomicReferenceFieldUpdater？主要原因还是为了提高性能。假设要设计一个支持原子操作的队列，队列的链接节点必然会进行频繁的操作，如果利用AtomicReference表示这些结点，那么AtomicReference本身的创建过程也需要一些开销，使用AtomicReferenceFieldUpdater可以省去这些开销。辅助创建一个实例，

 

AtomicStampedReference & AtomicMarkableReference

防止ABA问题，分别靠时间戳和Mark标记位来方式ABA问题的发生。

 

private static class Pair<T> 
        final T reference;
        final int stamp;
        private Pair(T reference, int stamp) 
            this.reference = reference;
            this.stamp = stamp;
        
        static <T> Pair<T> of(T reference, int stamp) 
            return new Pair<T>(reference, stamp);
        
    

 private static class Pair<T> 
        final T reference;
        final boolean mark;
        private Pair(T reference, boolean mark) 
            this.reference = reference;
            this.mark = mark;
        
        static <T> Pair<T> of(T reference, boolean mark) 
            return new Pair<T>(reference, mark);