java并发编程——原子变量介绍

• 第一部分：原子变量的前世

我们首先看一个例子：产生一个整数序列，每个值都必须是递增唯一的。我们可以用以下代码实现一个：

public class UnsafeSequence{
    private int value;
    
    public int getNext(){
        return value++;
    }
}

上面的代码在单线程环境下运行没有任何问题，但是如果在多线程并发访问的情况下它就会有问题。仔细分析getNext方法实际上它包含了三步操作：

第一步：获得当前value值；

第二步：把当前value值+1；

第三步：返回当前value值。

多个线程并发执行上面方法时，返回的value值极有可能是相同的，这显然违背了我们的初衷，所以这个类不是线程安全的。如下图所示：

我们可以用前面讲到的加锁知识把该类修改成线程安全的，最简单的就是给方法加synchronized；

public class SafeSequence{
    private int value;
    
    public synchronized int getNext(){
        return value++;
    }
}

修改完以后这个类现在是线程安全的了。如果有线程正在执行getNext方法，那么其他线程就等待当前线程执行完毕后再执行，这样就保证了整个操作的原子性。当这样做还是会给开发人员带来额外的负担，开发人员不得不去思考在哪些调用是需要共享的，同时还得避免死锁以及其他活跃性问题。于是，Java 5之后java.util.concurrent.atomic包下面的支持原子操作的类便诞生了。

• 第二部分：原子变量的使用

java.util.concurrent.atomic包下面有很多支持以原子方式更新的类，比较常用的有：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong和AtomicReference<V>。我们就以AtomicInteger类为例，讲讲它的用法：

还是上面的产生一个整数序列的例子，要求序列值唯一，用AtomicInteger就可以很容易实现。

AtomicInteger ai = new AtomicInteger();
ai.incrementAndGet();

代码是不是很简洁，他同样线程安全的实现了一个唯一序列，使用起来更加方便和简单。AtomicInteger有两个构造方法，同时提供了很多其他支持原子操作的方法，

public class AtomicInteger{
    public int addAndGet(int delta);//以原子方式将给定值与当前值相加，
    public int getAndAdd(int delta);

    public int decrementAndGet();//以原子方式将当前值减1，类似i--，--i
    public int getAndDecrement();

    public int getAndIncrement();//以原子方式将当前值加1，类似i++，++i
    public int incrementAndGet();

    public int get();//获取当前值
    public void set(int value);//设置给定值

    public void lazySet(int newValue);//最终设置某值
    

    …………
}

看了这些方法的方法名我想你就已经明白了如何使用他们。AtomicBoolean，AtomicLong和AtomicReference<V>的使用与AtomicInteger类似，可以通过查看API了解他们的具体方法。

原子类的出现简化了我们程序中的原子操作，使程序更加安全稳固。而且，在高并发的场景下，原子类的执行效率也要高于加锁的原子操作。因此，如果在项目中有类似的功能，不妨就试试java提供的原子工具类。

来源：oschina

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