终于搞明白了 AtomicInteger 如何保证线程安全！！！

Posted 2021-11-11 南淮北安

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了终于搞明白了 AtomicInteger 如何保证线程安全！！！相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

一、为什么引入 AtomicInteger ？

谈到线程安全，会首先想到了synchronized 和 Lock,但是这种方式又有一个名字，叫做互斥锁，一次只能有一个持有锁的线程进入，再加上还有不同线程争夺锁这个机制，效率比较低，所以又称 悲观锁

与之相对应，就有了 乐观锁 的概念：它不加锁去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

AtomicInteger 保证线程安全就是使用了乐观锁，所以相对于悲观锁，效率更高。

在有多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个会胜出并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会被挂起，仅被告知失败，并且允许再次尝试，当然，也允许失败的线程放弃操作

二、AtomicInteger 原理分析

1. 具体使用

假如我们想实现一个功能来统计网页访问量，可以使用 count++ 来统计访问量，但是这个自增操作不是线程安全的。

加锁实现：

class Counter {
    private volatile int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

AtomicInteger 实现：

class Counter {
    //使用AtomicInteger之后，不需要加锁，也可以实现线程安全。
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }
    
    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

2. 原理分析

AtomicInteger 类中定义的属性：

   // 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); }
    }

Unsafe是JDK内部的工具类，主要实现了平台相关的操作

sun.misc.Unsafe 是JDK内部用的工具类。它通过暴露一些Java意义上说“不安全”的功能给Java层代码，来让JDK能够更多的使用Java代码来实现一些原本是平台相关的、需要使用native语言（例如C或C++）才可以实现的功能。该类不应该在JDK核心类库之外使用。

简单来说：这段代码是为了获取value在堆内存中的偏移量

Value的定义：

private volatile int value;

volatile 主要特性有两点：防止重排序；实现内存可见性

内存可见性的作用是当一个线程修改了共享变量时，另一个线程可以读取到这个修改后的值

用CAS操作实现原子性：

AtomicInteger中有很多方法，例如

incrementAndGet() 相当于i++ ；
getAndAdd() 相当于i+=n 。

从源码中我们可以看出这几种方法的实现很相似，这里主要分析incrementAndGet() 方法的源码

 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);
    }