Java多线程系列-原子类


Java多线程系列--“JUC原子类”01之 框架



根据修改的数据类型，可以将JUC包中的原子操作类可以分为4类。

1. 基本类型: AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean ;
2. 数组类型: AtomicIntegerArray, AtomicLongArray, AtomicReferenceArray ;
3. 引用类型: AtomicReference, AtomicStampedRerence, AtomicMarkableReference ;
4. 对象的属性修改类型: AtomicIntegerFieldUpdater, AtomicLongFieldUpdater, AtomicReferenceFieldUpdater 。

这些类存在的目的是对相应的数据进行原子操作。所谓原子操作，是指操作过程不会被中断，保证数据操作是以原子方式进行的





概要


AtomicInteger, AtomicLong和AtomicBoolean这3个基本类型的原子类的原理和用法相似。本章以AtomicLong对基本类型的原子类进行介绍。内容包括：
AtomicLong介绍和函数列表
AtomicLong源码分析(基于JDK1.7.0_40)
AtomicLong示例

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AtomicLong介绍和函数列表


AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。
在32位操作系统中，64位的long 和 double 变量由于会被JVM当作两个分离的32位来进行操作，所以不具有原子性。而使用AtomicLong能让long的操作保持原子型。

AtomicLong函数列表


// 构造函数
AtomicLong()
// 创建值为initialValue的AtomicLong对象
AtomicLong(long initialValue)
// 以原子方式设置当前值为newValue。
final void set(long newValue)
// 获取当前值
final long get()
// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1后的值。等价于“--num”
final long decrementAndGet()
// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1前的值。等价于“num--”
final long getAndDecrement()
// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1后的值。等价于“++num”
final long incrementAndGet()
// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1前的值。等价于“num++”
final long getAndIncrement()
// 以原子方式将delta与当前值相加，并返回相加后的值。
final long addAndGet(long delta)
// 以原子方式将delta添加到当前值，并返回相加前的值。
final long getAndAdd(long delta)
// 如果当前值 == expect，则以原子方式将该值设置为update。成功返回true，否则返回false，并且不修改原值。
final boolean compareAndSet(long expect, long update)
// 以原子方式设置当前值为newValue，并返回旧值。
final long getAndSet(long newValue)
// 返回当前值对应的int值
int intValue()
// 获取当前值对应的long值
long longValue()
// 以 float 形式返回当前值
float floatValue()
// 以 double 形式返回当前值
double doubleValue()
// 最后设置为给定值。延时设置变量值，这个等价于set()方法，但是由于字段是volatile类型的，因此次字段的修改会比普通字段（非volatile字段）有稍微的性能延时（尽管可以忽略），所以如果不是想立即读取设置的新值，允许在“后台”修改值，那么此方法就很有用。如果还是难以理解，这里就类似于启动一个后台线程如执行修改新值的任务，原线程就不等待修改结果立即返回（这种解释其实是不正确的，但是可以这么理解）。
final void lazySet(long newValue)
// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该设置为给定的更新值。JSR规范中说：以原子方式读取和有条件地写入变量但不 创建任何 happen-before 排序，因此不提供与除 weakCompareAndSet 目标外任何变量以前或后续读取或写入操作有关的任何保证。大意就是说调用weakCompareAndSet时并不能保证不存在happen-before的发生（也就是可能存在指令重排序导致此操作失败）。但是从Java源码来看，其实此方法并没有实现JSR规范的要求，最后效果和compareAndSet是等效的，都调用了unsafe.compareAndSwapInt()完成操作。
final boolean weakCompareAndSet(long expect, long update)


AtomicLong源码分析(基于JDK1.7.0_40)


AtomicLong的完整源码



AtomicLong的代码很简单，下面仅以incrementAndGet()为例，对AtomicLong的原理进行说明。
incrementAndGet()源码如下：


/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the updated value
*/
public final long incrementAndGet() {
for (;;) {
long current = get();
long next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}



说明：
(01) incrementAndGet()首先会根据get()获取AtomicLong对应的long值。该值是volatile类型的变量，get()的源码如下：
// value是AtomicLong对应的long值

privatevolatilelong value;

// 返回AtomicLong对应的long值

publicfinallong get() {

 return value;
}

(02) incrementAndGet()接着将current加1,然后通过CAS函数，将新的值赋值给value。
compareAndSet()的源码如下：

public final boolean compareAndSet(long expect, long update) {
return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);
}

compareAndSet()的作用是更新AtomicLong对应的long值。它会比较AtomicLong的原始值是否与expect相等，若相等的话，则设置AtomicLong的值为update。


AtomicLong示例


package com.cnblogs.juc;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

//LongTest.java的源码

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

// 新建AtomicLong对象
AtomicLong mAtoLong = new AtomicLong();

mAtoLong.set(0x0123456789ABCDEFL);
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "get()", mAtoLong.get());
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "intValue()", mAtoLong.intValue());
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "longValue()", mAtoLong.longValue());
System.out.printf("%20s : %s\n", "doubleValue()", mAtoLong.doubleValue());
System.out.printf("%20s : %s\n", "floatValue()", mAtoLong.floatValue());

System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "getAndDecrement()", mAtoLong.getAndDecrement());
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "decrementAndGet()", mAtoLong.decrementAndGet());
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "getAndIncrement()", mAtoLong.getAndIncrement());
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "incrementAndGet()", mAtoLong.incrementAndGet());

System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "addAndGet(0x10)", mAtoLong.addAndGet(0x10));
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "getAndAdd(0x10)", mAtoLong.getAndAdd(0x10));

System.out.printf("\n%20s : 0x%016X\n", "get()", mAtoLong.get());

System.out.printf("%20s : %s\n", "compareAndSet()",
mAtoLong.compareAndSet(0x12345679L, 0xFEDCBA9876543210L));
System.out.printf("%20s : 0x%016X\n", "get()", mAtoLong.get());
}
}


运行结果：



get() : 0x0123456789ABCDEF
intValue() : 0x0000000089ABCDEF
longValue() : 0x0123456789ABCDEF
doubleValue() : 8.1985529216486896E16
floatValue() : 8.1985531E16
getAndDecrement() : 0x0123456789ABCDEF
decrementAndGet() : 0x0123456789ABCDED
getAndIncrement() : 0x0123456789ABCDED
incrementAndGet() : 0x0123456789ABCDEF
addAndGet(0x10) : 0x0123456789ABCDFF
getAndAdd(0x10) : 0x0123456789ABCDFFget() : 0x0123456789ABCE0F
compareAndSet() : false
get() : 0x0123456789ABCE0F




概要


AtomicIntegerArray, AtomicLongArray, AtomicReferenceArray这3个数组类型的原子类的原理和用法相似。本章以AtomicLongArray对数组类型的原子类进行介绍。内容包括：
AtomicLongArray介绍和函数列表
AtomicLongArray源码分析(基于JDK1.7.0_40)
AtomicLongArray示例

转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3514604.html


AtomicLongArray介绍和函数列表


在"Java多线程系列--“JUC原子类”02之 AtomicLong原子类"中介绍过，AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。而AtomicLongArray的作用则是对"长整形数组"进行原子操作。


AtomicLongArray函数列表


// 创建给定长度的新 AtomicLongArray。
AtomicLongArray(int length)
// 创建与给定数组具有相同长度的新 AtomicLongArray，并从给定数组复制其所有元素。
AtomicLongArray(long[] array)// 以原子方式将给定值添加到索引 i 的元素。
long addAndGet(int i, long delta)
// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。
boolean compareAndSet(int i, long expect, long update)
// 以原子方式将索引 i 的元素减1。
long decrementAndGet(int i)
// 获取位置 i 的当前值。
long get(int i)
// 以原子方式将给定值与索引 i 的元素相加。
long getAndAdd(int i, long delta)
// 以原子方式将索引 i 的元素减 1。
long getAndDecrement(int i)
// 以原子方式将索引 i 的元素加 1。
long getAndIncrement(int i)
// 以原子方式将位置 i 的元素设置为给定值，并返回旧值。
long getAndSet(int i, long newValue)
// 以原子方式将索引 i 的元素加1。
long incrementAndGet(int i)
// 最终将位置 i 的元素设置为给定值。
void lazySet(int i, long newValue)
// 返回该数组的长度。
int length()
// 将位置 i 的元素设置为给定值。
void set(int i, long newValue)
// 返回数组当前值的字符串表示形式。
@Override
String toString()
// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。
boolean    weakCompareAndSet(int i, long expect, long update)


AtomicLongArray源码分析(基于JDK1.7.0_40)


AtomicLongArray的代码很简单，下面仅以incrementAndGet()为例，对AtomicLong的原理进行说明。
incrementAndGet()源码如下：

publicfinallong incrementAndGet(int i) {
    return addAndGet(i, 1);
}


说明：incrementAndGet()的作用是以原子方式将long数组的索引 i 的元素加1，并返回加1之后的值。

addAndGet()源码如下：


publiclong addAndGet(int i, long delta) {
    // 检查数组是否越界long offset = checkedByteOffset(i);
    while (true) {
        // 获取long型数组的索引 offset 的原始值long current = getRaw(offset);
        // 修改long型值long next = current + delta;
        // 通过CAS更新long型数组的索引 offset的值。if (compareAndSetRaw(offset, current, next))
            return next;
    }
}



说明：addAndGet()首先检查数组是否越界。如果没有越界的话，则先获取数组索引i的值；然后通过CAS函数更新i的值。



getRaw()源码如下：

privatelong getRaw(long offset) {
    return unsafe.getLongVolatile(array, offset);
}


说明：unsafe是通过Unsafe.getUnsafe()返回的一个Unsafe对象。通过Unsafe的CAS函数对long型数组的元素进行原子操作。如compareAndSetRaw()就是调用Unsafe的CAS函数，它的源码如下：

privateboolean compareAndSetRaw(long offset, long expect, long update) {
    return unsafe.compareAndSwapLong(array, offset, expect, update);
}

AtomicLongArray示例




 1// LongArrayTest.java的源码 2import java.util.concurrent.atomic.AtomicLongArray;
 3 4publicclass LongArrayTest {
 5 6publicstaticvoid main(String[] args){
 7 8// 新建AtomicLongArray对象 9long[] arrLong = newlong[] {10, 20, 30, 40, 50};
10         AtomicLongArray ala = new AtomicLongArray(arrLong);
1112         ala.set(0, 100);
13for (int i=0, len=ala.length(); i<len; i++) 
14             System.out.printf("get(%d) : %s\n", i, ala.get(i));
1516         System.out.printf("%20s : %s\n", "getAndDecrement(0)", ala.getAndDecrement(0));
17         System.out.printf("%20s : %s\n", "decrementAndGet(1)", ala.decrementAndGet(1));
18         System.out.printf("%20s : %s\n", "getAndIncrement(2)", ala.getAndIncrement(2));
19         System.out.printf("%20s : %s\n", "incrementAndGet(3)", ala.incrementAndGet(3));
2021         System.out.printf("%20s : %s\n", "addAndGet(100)", ala.addAndGet(0, 100));
22         System.out.printf("%20s : %s\n", "getAndAdd(100)", ala.getAndAdd(1, 100));
2324         System.out.printf("%20s : %s\n", "compareAndSet()", ala.compareAndSet(2, 31, 1000));
25         System.out.printf("%20s : %s\n", "get(2)", ala.get(2));
26     }
27 }

运行结果：



get(0) : 100
get(1) : 20
get(2) : 30
get(3) : 40
get(4) : 50
  getAndDecrement(0) : 100
  decrementAndGet(1) : 19
  getAndIncrement(2) : 30
  incrementAndGet(3) : 41
      addAndGet(100) : 199
      getAndAdd(100) : 19
     compareAndSet() : true
              get(2) : 1000



Java多线程系列--“JUC原子类”04之 AtomicReference原子类

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3514623.html








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