原子变量类

Posted 2020-11-09 rouqinglangzi

在原子变量类(例如java.util.concurrent.atomic中的AtomicXxx)中使用了这些底层的JVM支持为数字类型和引用类型提供了一种高效的CAS操作，而在java.util.concurrent中的大多数类在实现时则直接或间接的使用了这些原子变量类。

 

五、原子变量类

共有12个原子变量类，可分为4组：

• 普通原子变量类(标量类:Scalar)(4个)：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean以及AtomicReference
• 数组原子变量类(3个)：AtomicIntegerArray, AtomicLongArray, AtomicReferenceArray
• 复合原子变量类(2个)：AtomicMarkableReference, AtomicStampedReference
• 更新器类(3个)：AtomicIntegerFieldUpdate,  AtomicLongFieldUpdate,  AtomicReferenceFieldUpdate

普通原子变量类，分别对应boolean, int,  long, object的原子操作

数组原子变量类，是普通原子变量的数组版，能够完成对数组中元素的原子操作。主要的方法和普通原子类型类似

复合原子变量类，AtomicReference的功能增强版，AtomicMarkableReference能够把引用跟一个boolean绑定，AtomicStampedReference能够把引用和一个int型的版本号绑定来完毕时间戳的功能。

更新器类，域更新器是一种优化手段，它提供了现有volatile域的一种基于反射的视图。从而能对现有volatile域进行CAS操作。我们知道volatile字段仅仅保证可见性，可是不保证原子性，
假设要想对volatile字段进行CAS操作。就要用到域更新器。它的优点是能够让volatile字段具备原子变量的能力，而不须要实际创建这么多的原子变量，毕竟volatile比起原子变量来说还是轻量级的。
域更新器没有提供对外的构造函数，它须要利用工厂方法的方式来创建。提供一个newUpdater(xxx)方法来返回一个新建的域更新器对象。

下面是AtomicInteger中的getAndIncrement()的实现。(基于Jdk1.7)

    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset; 
    
    public final int get() {
        return value;
    }
    
    public final int getAndIncrement() {
        //重试直至成功
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }
    
    /***使用CAS来更新****/
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

代码表明：AtomicInteger在做自增(++)操作时，使用底层的CAS来保证对变量的更新。用for循环则是自旋操作，保证CAS失败后不断重试直到成功，所以说CAS是无阻塞的。

其中，compareAndSwapInt是一个JNI操作，基于CAS指令来实现的。