Java线程二十五：新特征-原子量

Java线程：新特征-原子量

 

所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”，该操作不可再分，因此是线程安全的。

 

为何要使用原子变量呢，原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前，可以通过volatile、synchronized关键字来解决并发访问的安全问题，但这样太麻烦。

Java5之后，专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的类也很简单。

 

下面给出一个反面例子（切勿模仿）：

import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; 

 
public class Test { 
        public static void main(String[] args) { 
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); 
                Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000); 
                Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600); 
                Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700); 
                Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600); 
                Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300); 
                Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800); 
                //执行各个线程 
                pool.execute(t1); 
                pool.execute(t2); 
                pool.execute(t3); 
                pool.execute(t4); 
                pool.execute(t5); 
                pool.execute(t6); 
                //关闭线程池 
                pool.shutdown(); 
        } 
} 

class MyRunnable implements Runnable { 
        private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);        //原子量，每个线程都可以自由操作 
        private String name;                //操作人 
        private int x;                            //操作数额 

        MyRunnable(String name, int x) { 
                this.name = name; 
                this.x = x; 
        } 

        public void run() { 
                System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x)); 
        } 
}

 

运行结果：

李四执行了3600，当前余额：13600 
王五执行了2700，当前余额：16300 
老张执行了600，当前余额：16900 
老牛执行了1300，当前余额：18200 
胖子执行了800，当前余额：19000 
张三执行了2000，当前余额：21000 

Process finished with exit code 0

 

张三执行了2000，当前余额：12000 
王五执行了2700，当前余额：18300 
老张执行了600，当前余额：18900 
老牛执行了1300，当前余额：20200 
胖子执行了800，当前余额：21000 
李四执行了3600，当前余额：15600 

Process finished with exit code 0

 

张三执行了2000，当前余额：12000 
李四执行了3600，当前余额：15600 
老张执行了600，当前余额：18900 
老牛执行了1300，当前余额：20200 
胖子执行了800，当前余额：21000 
王五执行了2700，当前余额：18300 

Process finished with exit code 0

 

从运行结果可以看出，虽然使用了原子量，但是程序并发访问还是有问题，那究竟问题出在哪里了？

 

这里要注意的一点是，原子量虽然可以保证单个变量在某一个操作过程的安全，但无法保证你整个代码块，或者整个程序的安全性。因此，通常还应该使用锁等同步机制来控制整个程序的安全性。

 

下面是对这个错误修正：

import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.locks.Lock; 
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; 

 
public class Test { 
        public static void main(String[] args) { 
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); 
                Lock lock = new ReentrantLock(false); 
                Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000,lock); 
                Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600,lock); 
                Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700,lock); 
                Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600,lock); 
                Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300,lock); 
                Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800,lock); 
                //执行各个线程 
                pool.execute(t1); 
                pool.execute(t2); 
                pool.execute(t3); 
                pool.execute(t4); 
                pool.execute(t5); 
                pool.execute(t6); 
                //关闭线程池 
                pool.shutdown(); 
        } 
} 

class MyRunnable implements Runnable { 
        private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);        //原子量，每个线程都可以自由操作 
        private String name;                //操作人 
        private int x;                            //操作数额 
        private Lock lock; 

        MyRunnable(String name, int x,Lock lock) { 
                this.name = name; 
                this.x = x; 
                this.lock = lock; 
        } 

        public void run() { 
                lock.lock(); 
                System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x)); 
                lock.unlock(); 
        } 
}

 

执行结果：

张三执行了2000，当前余额：12000 
王五执行了2700，当前余额：14700 
老张执行了600，当前余额：15300 
老牛执行了1300，当前余额：16600 
胖子执行了800，当前余额：17400 
李四执行了3600，当前余额：21000 

Process finished with exit code 0

 

这里使用了一个对象锁，来控制对并发代码的访问。不管运行多少次，执行次序如何，最终余额均为21000，这个结果是正确的。

 

有关原子量的用法很简单，关键是对原子量的认识，原子仅仅是保证变量操作的原子性，但整个程序还需要考虑线程安全的。