AQS源码解析-AtomicBoolean源码解析

Posted 2022-08-12 lonecloud

• 基本类：
  • AtomicInteger
  • AtomicLong
  • AtomicBoolean
• 数组类型：
  • AtomicIntegerArray
  • AtomicLongArray
  • AtomicReferenceArray

介绍

由于在多线程条件下，如果对共享变量修改容易造成数据不一致的情况，所以对于共享变量需要保证线程安全有有如下几种方式：

1. 使用lock或者synchronized进行同步共享变量
2. 使用CAS方法来保证修改变量为原子性操作

该类为后者，基于CAS方式修改具有原子性。

实现原理

1. 将boolean中的true转换成int类型表示：1表示true 0表示false
2. 在类进行初始化的时候获取该值的内存地址
3. 调用Unsafe.compareAndSwant方法底层通过CAS原理(CPU中cmpxchg指令)对值进行变化

特点

1. 基于CAS实现线程安全
2. 实现了Cloneable接口，能被克隆
3. 实现了Serializable接口，支持序列化传输

源码解析

成员变量

    private static final long serialVersionUID = 4654671469794556979L;
    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    //使用unsafe类进行cas
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    //获取该值得偏移量(内存中的地址)
    private static final long valueOffset;
    /**
     * 内部使用int来做boolean的设置
     * 默认为0
     */
    private  volatile int value;

1. serialVersionUID:序列化ID
2. unsafe：该类是Atomic中核心类，用于执行低级别，对内存进行操作，内部都是native方法
3. valueOffset：字段value的内存偏移地址
4. value:真实value,1表示true 0表示false，使用volatile保证内存可见性

类初始化过程

    static 
        try 
           //返回对象成员属性在内存地址相对于此对象的内存地址的偏移量
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicBoolean.class.getDeclaredField("value"));
         catch (Exception ex)  throw new Error(ex); 
    

主要是通过unsafe方法获取value值得内存偏移地址

成员方法

get()

获取该boolean变量

    /**
     * 返回当前值
     */
    public final boolean get() 
        return value != 0;
    

boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update)

比较前值后赋值，可能存在赋值失败的情况

     /*
      * 只有当期待的值为expect的时候才会更新相关值
      *  1. 期待的值等于现在值，则成功赋值，返回true
      *  2. 期待的值不等于现在的值，则赋值失败，则返回false
      */
    public final boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update) 
        int e = expect ? 1 : 0;
        int u = update ? 1 : 0;
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, e, u);
    

1. 将boolean转换成int类型
2. 调用compareAndSwapInt进行CAS赋值
3. 返回true则表示成功，false表示失败

boolean getAndSet(boolean newValue)

比较前值后进行赋值，用的相对较多

    public final boolean getAndSet(boolean newValue) 
        boolean prev;
        do 
            prev = get();
         while (!compareAndSet(prev, newValue));
        return prev;
    

1. 先获取之前值
2. 在调用循环compareAndSet进行CAS赋值

void set(boolean newValue)

无条件设置值，用的相对较少

    public final void set(boolean newValue) 
        value = newValue ? 1 : 0;
    

void lazySet(boolean newValue)

也是赋值操作，该操作会让Java插入StoreStore内存屏障，避免发生写操作重排序

public final void lazySet(boolean newValue) 
    int v = newValue ? 1 : 0;
    unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, v);

总结

1. 该类是原子性boolean类，是线程安全的
2. 该原子类的核心操作都是基于Unsafe类
3. CAS普遍会产ABA问题