原子变量(AtomicLong, AtomicInteger, AtomicReference)

J2SE 5.0提供了一组atomic class来帮助我们简化同步处理。基本工作原理是使用了同步synchronized的方法实现了对一个long, integer, 对象的增、减、赋值（更新）操作. 比如对于++运算符AtomicInteger可以将它持有的integer 能够atomic 地递增。在需要访问两个或两个以上 atomic变量的程序代码（或者是对单一的atomic变量执行两个或两个以上的操作）通常都需要被synchronize以便两者的操作能够被当作是一个atomic的单元。

对array atomic变量来说，一次只有一个索引变量可以变动，并没有功能可以对整个array做atomic化的变动。

关于Atomic的几个方法
getAndSet() : 设置新值，返回旧值.
compareAndSet(expectedValue, newValue) : 如果当前值(current value)等于期待的值(expectedValue), 则原子地更新指定值为新值(newValue), 如果更新成功，返回true, 否则返回false, 换句话可以这样说: 将原子变量设置为新的值, 但是如果从我上次看到的这个变量之后到现在被其他线程修改了(和我期望看到的值不符), 那么更新失败

从effective java (2)中拿来的一个关于AtomicReference的一个例子:
Java代码

public class AtomicTest {   
    private int x, y;   
  
    private enum State {   
        NEW, INITIALIZING, INITIALIZED   
    };   
  
    private final AtomicReference<State> init = new AtomicReference<State>(State.NEW);   
       
    public AtomicTest() {   
    }   
       
    public AtomicTest(int x, int y) {   
        initialize(x, y);   
    }   
  
    private void initialize(int x, int y) {   
        if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {   
            throw new IllegalStateException("initialize is error");   
        }   
        this.x = x;   
        this.y = y;   
        init.set(State.INITIALIZED);   
    }   
  
    public int getX() {   
        checkInit();   
        return x;   
    }   
  
    public int getY() {   
        checkInit();   
        return y;   
    }   
       
    private void checkInit() {   
        if (init.get() == State.INITIALIZED) {   
            throw new IllegalStateException("uninitialized");   
        }   
    }   
       
}  

public class AtomicTest {
	private int x, y;

	private enum State {
		NEW, INITIALIZING, INITIALIZED
	};

	private final AtomicReference<State> init = new AtomicReference<State>(State.NEW);
	
	public AtomicTest() {
	}
	
	public AtomicTest(int x, int y) {
		initialize(x, y);
	}

	private void initialize(int x, int y) {
		if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {
			throw new IllegalStateException("initialize is error");
		}
		this.x = x;
		this.y = y;
		init.set(State.INITIALIZED);
	}

	public int getX() {
		checkInit();
		return x;
	}

	public int getY() {
		checkInit();
		return y;
	}
	
	private void checkInit() {
		if (init.get() == State.INITIALIZED) {
			throw new IllegalStateException("uninitialized");
		}
	}
	
}

上面的例子比较容易懂, 不过貌似没什么价值, 而在实际的应用中, 我们一般采用下面的方式来使用atomic class:
Java代码

public class CounterTest {   
    AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);   
  
    public int count() {   
        int result;   
        boolean flag;   
        do {   
            result = counter.get();   
            // 断点   
            // 单线程下, compareAndSet返回永远为true,   
            // 多线程下, 在与result进行compare时, counter可能被其他线程set了新值, 这时需要重新再取一遍再比较,   
            // 如果还是没有拿到最新的值, 则一直循环下去, 直到拿到最新的那个值   
            flag = counter.compareAndSet(result, result + 1);   
        } while (!flag);   
  
        return result;   
    }   
  
    public static void main(String[] args) {   
        final CounterTest c = new CounterTest();   
        new Thread() {   
            @Override  
            public void run() {   
                c.count();   
            }   
        }.start();   
  
        new Thread() {   
            @Override  
            public void run() {   
                c.count();   
            }   
        }.start();   
  
        new Thread() {   
            @Override  
            public void run() {   
                c.count();   
            }   
        }.start();   
    }   
}  

public class CounterTest {
	AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

	public int count() {
		int result;
		boolean flag;
		do {
			result = counter.get();
			// 断点
			// 单线程下, compareAndSet返回永远为true,
			// 多线程下, 在与result进行compare时, counter可能被其他线程set了新值, 这时需要重新再取一遍再比较,
			// 如果还是没有拿到最新的值, 则一直循环下去, 直到拿到最新的那个值
			flag = counter.compareAndSet(result, result + 1);
		} while (!flag);

		return result;
	}

	public static void main(String[] args) {
		final CounterTest c = new CounterTest();
		new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				c.count();
			}
		}.start();

		new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				c.count();
			}
		}.start();

		new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				c.count();
			}
		}.start();
	}
}

类似i++这样的"读-改-写"复合操作(在一个操作序列中, 后一个操作依赖前一次操作的结果), 在多线程并发处理的时候会出现问题, 因为可能一个线程修改了变量, 而另一个线程没有察觉到这样变化, 当使用原子变量之后, 则将一系列的复合操作合并为一个原子操作,从而避免这种问题, i++=>i.incrementAndGet()
原子变量只能保证对一个变量的操作是原子的, 如果有多个原子变量之间存在依赖的复合操作, 也不可能是安全的, 另外一种情况是要将更多的复合操作作为一个原子操作, 则需要使用synchronized将要作为原子操作的语句包围起来. 因为涉及到可变的共享变量(类实例成员变量)才会涉及到同步, 否则不必使用synchronized

评论

8 楼 wml199039 2012-07-19  

liguocai2009 写道

wml199039 写道

liguocai2009 写道

原理是volatile

错误！

愿闻其详。希望你写篇博客。源码我是看了，volatile是一部分，还有一部分根本没看懂。unsafe什么的，忘了

最底层是使用了当代处理器上提供的高效机器级别原子指令。
如果你看过源码，而且还记得操作系统课程的一些内容的话，就应该会发现源码中的一些方法似乎在操作系统课上提到过的一些函数相似。这些函数在底层是由硬件支持的，可以google一下 原子指令 或者 原子操作。

7 楼 liguocai2009 2012-07-19  

wml199039 写道

liguocai2009 写道

原理是volatile

错误！

愿闻其详。希望你写篇博客。源码我是看了，volatile是一部分，还有一部分根本没看懂。unsafe什么的，忘了

6 楼 wml199039 2012-07-18  

liguocai2009 写道

原理是volatile

错误！

5 楼 liguocai2009 2012-07-11  

不是syn

4 楼 liguocai2009 2012-07-11  

原理是volatile

3 楼 wml199039 2012-06-18  

wml199039 写道

谬论！！！
“基本工作原理是使用了同步synchronized的方法实现了对一个long, integer, 对象的增、减、赋值（更新）操作.”
误人子弟！！！

底层实现是
使用当代处理器上提供的高效机器级别原子指令。

2 楼 wml199039 2012-06-18  

谬论！！！
“基本工作原理是使用了同步synchronized的方法实现了对一个long, integer, 对象的增、减、赋值（更新）操作.”
误人子弟！！！

1 楼 chriszeng87 2011-08-02  

不错，不过代码好像贴了两遍哦