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AtomicInteger源码解析
叁叁肆2018-12-18 14:54此文已由作者赵计刚授权网易云社区发布。
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1、原子类
- 可以实现一些原子操作
- 基于CAS
下面就以AtomicInteger为例。
2、AtomicInteger
在没有AtomicInteger之前，对于一个Integer的线程安全操作，是需要使用同步锁来实现的，当然现在也可以通过ReentrantLock来实现，但是最好最方便的实现方式是采用AtomicInteger。
具体示例：
package com.collection.test;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* 原子类的测试
*/
public class AtomicTest {
private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
//获取当前值
public static void getCurrentValue(){
System.out.println(atomicInteger.get());//-->0
}
//设置value值
public static void setValue(){
atomicInteger.set(12);//直接用12覆盖旧值
System.out.println(atomicInteger.get());//-->12
}
//根据方法名称getAndSet就知道先get，则最后返回的就是旧值，如果get在后，就是返回新值
public static void getAndSet(){
System.out.println(atomicInteger.getAndSet(15));//-->12
}
public static void getAndIncrement(){
System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());//-->15
}
public static void getAndDecrement(){
System.out.println(atomicInteger.getAndDecrement());//-->16
}
public static void getAndAdd(){
System.out.println(atomicInteger.getAndAdd(10));//-->15
}
public static void incrementAndGet(){
System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());//-->26
}
public static void decrementAndGet(){
System.out.println(atomicInteger.decrementAndGet());//-->25
}
public static void addAndGet(){
System.out.println(atomicInteger.addAndGet(20));//-->45
}
public static void main(String[] args) {
AtomicTest test = new AtomicTest();
test.getCurrentValue();
test.setValue();
//返回旧值系列
test.getAndSet();
test.getAndIncrement();
test.getAndDecrement();
test.getAndAdd();
//返回新值系列
test.incrementAndGet();
test.decrementAndGet();
test.addAndGet();
}
}
源代码：
private volatile int value;// 初始化值
/**
* 创建一个AtomicInteger，初始值value为initialValue
*/
public AtomicInteger(int initialValue) {
value = initialValue;
}
/**
* 创建一个AtomicInteger，初始值value为0
*/
public AtomicInteger() {
}
/**
* 返回value
*/
public final int get() {
return value;
}
/**
* 为value设值（基于value），而其他操作是基于旧值<--get()
*/
public final void set(int newValue) {
value = newValue;
}
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
/**
* 基于CAS为旧值设定新值，采用无限循环，直到设置成功为止
*
* @return 返回旧值
*/
public final int getAndSet(int newValue) {
for (;;) {
int current = get();// 获取当前值（旧值）
if (compareAndSet(current, newValue))// CAS新值替代旧值
return current;// 返回旧值
}
}
/**
* 当前值+1，采用无限循环，直到+1成功为止
* @return the previous value 返回旧值
*/
public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();//获取当前值
int next = current + 1;//当前值+1
if (compareAndSet(current, next))//基于CAS赋值
return current;
}
}
/**
* 当前值-1，采用无限循环，直到-1成功为止
* @return the previous value 返回旧值
*/
public final int getAndDecrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
/**
* 当前值+delta，采用无限循环，直到+delta成功为止
* @return the previous value 返回旧值
*/
public final int getAndAdd(int delta) {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + delta;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
/**
* 当前值+1， 采用无限循环，直到+1成功为止
* @return the updated value 返回新值
*/
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;//返回新值
}
}
/**
* 当前值-1， 采用无限循环，直到-1成功为止
* @return the updated value 返回新值
*/
public final int decrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;//返回新值
}
}
/**
* 当前值+delta，采用无限循环，直到+delta成功为止
* @return the updated value 返回新值
*/
public final int addAndGet(int delta) {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + delta;
if (compareAndSet(current, next))
return next;//返回新值
}
}
/**
* 获取当前值
*/
public int intValue() {
return get();
}
说明：使用与源代码都简单到爆了！自己看看注释。
注意：
- value是volatile的，关于volatile的相关内容见《附2 volatile》，具体链接：http://www.cnblogs.com/java-zhao/p/5125698.html
- 单步操作：例如set()是直接对value进行操作的，不需要CAS，因为单步操作就是原子操作。
- 多步操作：例如getAndSet(int newValue)是两步操作-->先获取值，在设置值，所以需要原子化，这里采用CAS实现。
- 对于方法是返回旧值还是新值，直接看方法是以get开头（返回旧值）还是get结尾（返回新值）就好
- CAS：比较CPU内存上的值是不是当前值current，如果是就换成新值update，如果不是，说明获取值之后到设置值之前，该值已经被别人先一步设置过了，此时如果自己再设置值的话，需要在别人修改后的值的基础上去操作，否则就会覆盖别人的修改，所以这个时候会直接返回false，再进行无限循环，重新获取当前值，然后再基于CAS进行加减操作。
- 如果还是不懂CAS，类比数据库的乐观锁。
补充一个东西：
1 // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
2 private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
3 private static final long valueOffset;
4
5 static {
6 try {
7 valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
8 (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
9 } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
10 }
11
12 private volatile int value;
这是AtomicInteger的所有属性，其中value存的是当前值，而当前值存放的内存地址可以通过valueOffset来确定。实际上是“value字段相对Java对象的起始地址的偏移量”
1 public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
2 return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
3 }
CAS方法：通过对比“valueOffset上的value”与expect是否相同，来决定是否修改value值为update值。
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