盘点JAVA中基于CAS实现的原子类, 你知道哪些?
作者:互联网
前言
JDK中提供了一系列的基于CAS实现的原子类,CAS 的全称是Compare-And-Swap
,底层是lock cmpxchg
指令,可以在单核和多核 CPU 下都能够保证比较交换的原子性。所以说,这些原子类都是线程安全的,而且是无锁并发,线程不会频繁上下文切换,所以在某些场景下性能是优于加锁。
本文就盘点一下JDK中的原子类,方便我们后续拿来使用。
基础原子类
AtomicInteger
:Integer整数类型的原子操作类AtomicBoolean
:Boolean类型的原子操作类AtomicLong
:Long类型的原子操作类
这边以AtomicInteger
讲解下它的API和用法。
构造方法:
public AtomicInteger()
:初始化一个默认值为 0 的原子型Integer
public AtomicInteger(int initialValue)
:初始化一个指定值的原子型Integer
常用API:
public final int get()
: 获取 AtomicInteger 的值public final int getAndIncrement()
: 以原子方式将当前值加 1,返回的是自增前的值public final int incrementAndGet()
:以原子方式将当前值加 1,返回的是自增后的值public final int getAndSet(int value)
:以原子方式设置为 newValue 的值,返回旧值public final int addAndGet(int data)
:以原子方式将输入的数值与实例中的值相加并返回
使用:
- 结果1000,大致说明并发情况下保证了线程安全
原理分析:
整体实现思路: 自旋(循环) + CAS算法
- 当旧的预期值 A == 内存值 V 此时可以修改,将 V 改为 B
- 当旧的预期值 A != 内存值 V 此时不能修改,并重新获取现在的最新值,重新获取的动作就是自旋
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
valueOffset
:偏移量表示该变量值相对于当前对象地址的偏移,Unsafe 就是根据内存偏移地址获取数据
- 从主内存中拷贝到工作内存中的值(每次都要从主内存拿到最新的值到本地内存),然后执行
compareAndSwapInt()
再和主内存的值进行比较,假设方法返回 false,那么就一直执行 while 方法,直到期望的值和真实值一样,修改数据。
- 原子类
AtomicInteger
的value
属性是volatile
类型,保证了多线程之间的内存可见性,避免线程从工作缓存中获取失效的变量。