AtomicInteger原子类的作用是什么

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AtomicInteger 原子类的作用

多线程操作,Synchronized 性能开销太大count++并不是原子操作。因为count++需要经过读取-修改-写入三个步骤。

count++并不是原子操作。因为count++需要经过读取-修改-写入三个步骤。

可以这样做:

public synchronized void increase() {
    count++;
}

Synchronized锁是独占的,意味着如果有别的线程在执行,当前线程只能是等待!

用CAS操作

CAS有3个操作数:

内存值V旧的预期值A要修改的新值B当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值(A和内存值V相同时,将内存值V修改为B),而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试(或者什么都不做)。

我们可以发现CAS有两种情况:

如果内存值V和我们的预期值A相等,则将内存值修改为B,操作成功!

如果内存值V和我们的预期值A不相等,一般也有两种情况:

重试(自旋)什么都不做

理解CAS的核心就是:

CAS是原子性的,虽然你可能看到比较后再修改(compare and swap)觉得会有两个操作,但终究是原子性的!

原子变量类在java.util.concurrent.atomic包下,总体来看有这么多个

基本类型:

AtomicBoolean:布尔型AtomicInteger:整型AtomicLong:长整型

数组:

AtomicIntegerArray:数组里的整型AtomicLongArray:数组里的长整型AtomicReferenceArray:数组里的引用类型

引用类型:

AtomicReference:引用类型AtomicStampedReference:带有版本号的引用类型AtomicMarkableReference:带有标记位的引用类型

对象的属性

AtomicIntegerFieldUpdater:对象的属性是整型AtomicLongFieldUpdater:对象的属性是长整型AtomicReferenceFieldUpdater:对象的属性是引用类型

JDK8新增DoubleAccumulator、LongAccumulator、DoubleAdder、LongAdder

是对AtomicLong等类的改进。比如LongAccumulator与LongAdder在高并发环境下比AtomicLong更高效。Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类

Unsafe里边有几个我们喜欢的方法(CAS):

// 第一和第二个参数代表对象的实例以及地址,第三个参数代表期望值,第四个参数代表更新值
public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);

原子变量类使用

class Count{
    // 共享变量(使用AtomicInteger来替代Synchronized锁)
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    public Integer getCount() {
        return count.get();
    }
    public void increase() {
        count.incrementAndGet();
    }
}

原子类的ABA问题

下面的操作都可以正常执行完的,这样会发生什么问题呢??线程C无法得知线程A和线程B修改过的count值,这样是有风险的。

现在我有一个变量count=10,现在有三个线程,分别为A、B、C线程A和线程C同时读到count变量,所以线程A和线程C的内存值和预期值都为10此时线程A使用CAS将count值修改成100修改完后,就在这时,线程B进来了,读取得到count的值为100(内存值和预期值都是100),将count值修改成10线程C拿到执行权,发现内存值是10,预期值也是10,将count值修改成11

解决ABA问题

要解决ABA的问题,我们可以使用JDK给我们提供的AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference类。

简单来说就是在给为这个对象提供了一个版本,并且这个版本如果被修改了,是自动更新的。

原理大概就是:维护了一个Pair对象,Pair对象存储我们的对象引用和一个stamp值。每次CAS比较的是两个Pair对象

LongAdder 性能比 AtomicLong 要好

使用AtomicLong时,在高并发下大量线程会同时去竞争更新同一个原子变量,但是由于同时只有一个线程的CAS会成功,所以其他线程会不断尝试自旋尝试CAS操作,这会浪费不少的CPU资源。

而LongAdder可以概括成这样:内部核心数据value分离成一个数组(Cell),每个线程访问时,通过哈希等算法映射到其中一个数字进行计数,而最终的计数结果,则为这个数组的求和累加。

简单来说就是将一个值分散成多个值,在并发的时候就可以分散压力,性能有所提高。

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