詳細介紹Java中的Atomic包所使用的程式碼分享

引言

Java從JDK1.5開始提供了java.util.concurrent.atomic包，方便程式設計師在多執行緒環境下，無鎖定的進行原子操作。原子變數的底層使用了處理器提供的原子指令，但是不同的CPU架構可能提供的原子指令不一樣，也有可能需要某種形式的內部鎖,所以該方法不能絕對保證執行緒不被阻塞。

Atomic套件介紹

在Atomic套件裡一共有12個類，四種原子更新方式，分別是原子更新基本類型，原子更新數組，原子更新引用和原子更新字段。 Atomic包裡的類別基本上都是使用Unsafe實現的包裝類別。

原子更新基本類型類別

用於透過原子的方式更新基本類型，Atomic套件提供了以下三個類別：

• AtomicBoolean：原子更新布林類型。

• AtomicInteger：原子更新整數型。

• AtomicLong：原子更新長整型。

AtomicInteger的常用方法如下：

• int addAndGet(int delta) ：以原子方式將輸入的數值與實例中的值（ AtomicInteger裡的value）相加，並傳回結果

• boolean compareAndSet(int expect, int update) ：如果輸入的數值等於預期值，則以原子方式將該值設為輸入的值。

• int getAndIncrement()：以原子方式將目前值加1，注意：這裡傳回的是自增前的值。

• void lazySet(int newValue)：最終會設定成newValue，使用lazySet設定值後，可能會導致其他執行緒在之後的一小段時間內還是可以讀到舊的值。

• int getAndSet(int newValue)：以原子方式設定為newValue的值，並傳回舊值。

AtomicInteger範例程式碼如下：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class AtomicIntegerTest {

	static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(ai.getAndIncrement());
		System.out.println(ai.get());
	}

}

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餐後甜點

Atomic套件提供了三種基本類型的原子更新，但是Java的基本型別裡還有char，float和double等。那麼問題來了，如何原子的更新其他的基本型別呢？ Atomic套件裡的類別基本上都是使用Unsafe實現的，讓我們一起看下Unsafe的源碼，發現Unsafe只提供了三種CAS方法，compareAndSwapObject，compareAndSwapInt和compareAndSwapLong，再看AtomicBoolean源碼，發現其是先把Boolean轉換成整型，再使用compareAndSwapInt進行CAS，所以原子更新double也可以用類似的想法來實現。

原子更新陣列類別

透過原子的方式更新陣列裡的某個元素，Atomic套件提供了以下三個類別：

• ##AtomicIntegerArray ：原子更新整數陣列裡的元素。

• AtomicLongArray：原子更新長整數陣列裡的元素。

• AtomicReferenceArray：原子更新引用型別陣列裡的元素。

AtomicIntegerArray類別主要是提供原子的方式更新陣列裡的整數類型，其常用方法如下

• int addAndGet(int i, int delta)：以原子方式將輸入值與陣列中索引i的元素相加。

• boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)：如果目前值等於預期值，則以原子方式將陣列位置i的元素設定成update值。

實例程式碼如下：

public class AtomicIntegerArrayTest {

	static int[] value = new int[] { 1, 2 };

	static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);

	public static void main(String[] args) {
		ai.getAndSet(0, 3);
		System.out.println(ai.get(0));
                System.out.println(value[0]);
	}

}

輸出

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AtomicIntegerArray類別需要注意的是，陣列value透過

建構方法傳遞進去，然後AtomicIntegerArray會將目前陣列複製一份，所以當AtomicIntegerArray對內部的陣列元素進行修改時，不會影響到傳入的陣列。

原子更新引用型別

原子更新基本型別的AtomicInteger，只能更新一個變量，如果要原子的更新多個變量，就需要使用這個原子更新引用型別提供的類別。 Atomic套件提供了以下三個類別：

• AtomicReference：原子更新引用類型。

• AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新參考類型裡的欄位。

• AtomicMarkableReference：原子更新帶有標記位的參考類型。可以原子的更新一個布林類型的標記位和引用型別。建構方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark)

AtomicReference的使用範例程式碼如下：

public class AtomicReferenceTest {

	public static AtomicReference<user> atomicUserRef = new AtomicReference</user><user>();

	public static void main(String[] args) {
		User user = new User("conan", 15);
		atomicUserRef.set(user);
		User updateUser = new User("Shinichi", 17);
		atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);
		System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
		System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
	}

	static class User {
		private String name;
		private int old;

		public User(String name, int old) {
			this.name = name;
			this.old = old;
		}

		public String getName() {
			return name;
		}

		public int getOld() {
			return old;
		}
	}
}

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Shinichi
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原子更新欄位類別

#如果我們只需要某個類別裡的某個字段，那麼就需要使用原子更新字段類，Atomic套件提供了以下三個類別：

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。

• AtomicLongFieldUpdater：原子更新長整數欄位的更新器。

• AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于原子的更数据和数据的版本号，可以解决使用CAS进行原子更新时，可能出现的ABA问题。

原子更新字段类都是抽象类，每次使用都时候必须使用静态方法newUpdater创建一个更新器。原子更新类的字段的必须使用public Volatile修饰符。AtomicIntegerFieldUpdater的例子代码如下：

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {

	private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater
			.newUpdater(User.class, "old");

	public static void main(String[] args) {
		User conan = new User("conan", 10);
		System.out.println(a.getAndIncrement(conan));
		System.out.println(a.get(conan));
	}

	public static class User {
		private String name;
		public volatile int old;

		public User(String name, int old) {
			this.name = name;
			this.old = old;
		}

		public String getName() {
			return name;
		}

		public int getOld() {
			return old;
		}
	}
}

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以上是詳細介紹Java中的Atomic包所使用的程式碼分享的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！