原子操作类Atomic
原子操作的基本数据类型
基本类型的原子操作主要有这些：
- AtomicBoolean：以原子更新的方式更新 boolean；
- AtomicInteger：以原子更新的方式更新 Integer;
- AtomicLong：以原子更新的方式更新 Long；
这几个类的用法基本一致，这里以 AtomicInteger 为例。
addAndGet(int delta)：增加给定的 delta，并获取新值。incrementAndGet()：增加 1，并获取新值。getAndSet(int newValue)：获取当前值，并将新值设置为 newValue。getAndIncrement()：获取当前值，并增加 1。
AtomicInteger 的 getAndIncrement 方法：
public final int getAndIncrement() {
// 使用Unsafe类中的getAndAddInt方法原子地增加AtomicInteger的当前值
// 第一个参数this是AtomicInteger的当前实例
// 第二个参数valueOffset是一个偏移量，它指示在AtomicInteger对象中的哪个位置可以找到实际的int值
// 第三个参数1表示要加到当前值上的值（即增加的值）
// 此方法返回的是增加前的原始值
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
Unsafe 类是 Java 中的一个特殊类，用于执行低级、不安全的操作。getAndIncrement 方法就是利用了 Unsafe 类提供的 CAS（Compare-And-Swap）操作来实现原子的 increment 操作。CAS 是一种常用的无锁技术，允许在多线程环境中原子地更新值。
示例：
public class Main {
private static final AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(1);
public static void main(String[] args) {
System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
AtomicBoolean 类的 compareAndSet 方法：
public final boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update) {
// 将expect布尔值转化为整数，true为1，false为0
int e = expect ? 1 : 0;
// 将update布尔值转化为整数，true为1，false为0
int u = update ? 1 : 0;
// 使用Unsafe类中的compareAndSwapInt方法尝试原子地更新AtomicBoolean的当前值
// 第一个参数this是AtomicBoolean的当前实例
// 第二个参数valueOffset是一个偏移量，它指示在AtomicBoolean对象中的哪个位置可以找到实际的int值
// 第三个参数e是我们期望的当前值（转换为整数后的值）
// 第四个参数u是我们想要更新的值（转换为整数后的值）
// 如果当前值与期望值e相等，它会被原子地设置为u，并返回true；否则返回false。
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, e, u);
}
原子操作的数组类型
如果需要原子更新数组里的某个元素，atomic 也提供了相应的类：
- AtomicIntegerArray：这个类提供了一些原子更新 int 整数数组的方法。
- AtomicLongArray：这个类提供了一些原子更新 long 型证书数组的方法。
- AtomicReferenceArray：这个类提供了一些原子更新引用类型数组的方法。
这几个类的用法一致，就以 AtomicIntegerArray 来总结下常用的方法：
addAndGet(int i, int delta)：以原子更新的方式将数组中索引为 i 的元素与输入值相加；getAndIncrement(int i)：以原子更新的方式将数组中索引为 i 的元素自增加 1；compareAndSet(int i, int expect, int update)：将数组中索引为 i 的位置的元素进行更新
示例：
public class Main {
private static final int[] value = new int[]{1, 2, 3};
private static final AtomicIntegerArray integerArray = new AtomicIntegerArray(value);
public static void main(String[] args) {
// 对数组中索引为1的位置的元素加5
int result = integerArray.getAndAdd(1, 5);
System.out.println(integerArray.get(1));
System.out.println(result);
}
}
原子操作的引用类型
如果需要原子更新引用类型的话，atomic 也提供了相关的类：
- AtomicReference：原子更新引用类型；
- AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段；
- AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型；
示例：
public class Main {
private static final AtomicReference<User> reference = new AtomicReference<>();
public static void main(String[] args) {
User user1 = new User("a", 1);
reference.set(user1);
User user2 = new User("b", 2);
User user = reference.getAndSet(user2);
System.out.println(user);
System.out.println(reference.get());
}
static class User {
private final String userName;
private final int age;
public User(String userName, int age) {
this.userName = userName;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
}
原子更新字段类型
如果需要更新对象的某个字段，atomic 同样也提供了相应的原子操作类：
- AtomicIntegeFieldUpdater：原子更新整型字段类；
- AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段类；
- AtomicStampedReference：原子更新引用类型，这种更新方式会带有版本号，是为了解决 CAS 的 ABA 问题
使用原子更新字段需要两步：
- 通过静态方法
newUpdater创建一个更新器，并且设置想要更新的类和字段； - 字段必须使用
public volatile进行修饰；
示例：
public class Main {
private static final AtomicIntegerFieldUpdater<User> updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "age");
public static void main(String[] args) {
User user = new User("a", 1);
int oldValue = updater.getAndAdd(user, 5);
System.out.println(oldValue);
System.out.println(updater.get(user));
}
static class User {
private final String userName;
public volatile int age;
public User(String userName, int age) {
this.userName = userName;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
}
