Java并发编程之原子操作类

什么是原子操作类
当更新一个变量的时候，多出现数据争用的时候可能出现所意想不到的情况。这时的一般策略是使用synchronized解决，因为synchronized能够保证多个线程不会同时更新该变量。然而，从jdk 5之后，提供了粒度更细、量级更轻，并且在多核处理器具有高性能的原子操作类。因为原子操作类把竞争的范围缩小到单个变量上，这可以算是粒度最细的情况了。

原子操作类相当于泛化的volatile变量，能够支持原子读取-修改-写操作。比如AtomicInteger表示一个int类型的数值，提供了get和set方法，这些volatile类型的变量在读取与写入上有着相同的内存语义。原子操作类共有13个类，在java.util.concurrent.atomic包下，可以分为四种类型的原子更新类：原子更新基本类型、原子更新数组类型、原子更新引用和原子更新属性。

下面介绍这各种原子操作类
1 原子更新基本类型：使用原子方式更新基本类型

AtomicBoolean：原子更新布尔变量
AtomicInteger：原子更新整型变量
AtomicLong：原子更新长整型变量
2 原子更新数组：通过原子更新数组里的某个元素

AtomicIntegerArray：原子更新整型数组的某个元素
AtomicLongArray：原子更新长整型数组的某个元素
AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组的某个元素
3 原子更新引用类型：更新引用类型

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
4 原子更新字段：原子更新某个类的某个字段

AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型字段
AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段
AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型
我们接下来会通过对AtomicInteger的讲解来深入认识原子操作类
在单线程环境下，执行num++等操作时不会出现问题，那么，在多线程环境下是否还是跟单线程环境下一样安全呢？我们通过一段代码进行模拟。

public class Demo {

private static int num = 0;

public static void add() {
num++;
}

public static void main(String[] args) {
Thread[] myThread = new Thread[10];
for(Thread thread : myThread) {
thread = new Thread() {
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i < 1000;i++) {
add();
}
}
};
thread.start();
}

while (Thread.activeCount() > 1) {
Thread.yield();
}
System.out.println(num);
}
}
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我们进行三次测试，得出结果分别是

8400
8318
9856

在没有同步条件下，自增操作不具备原子性，在多线程环境下是不安全的。

既然我们上面的方法不安全，那该咋办呢，总不能坐以待毙吧？没事，我们有一件新武器，那就是AtomicInteger原子类型。把上面的代码改为使用AtomicInteger，让我们看看接下来会发生什么？

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Demo {

public static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);

public static void add() {
num.incrementAndGet();
}

public static void main(String[] args) {
Thread[] myThread = new Thread[10];
for(Thread thread : myThread) {
thread = new Thread() {
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i < 1000;i++) {
add();
}
}
};
thread.start();
}

while (Thread.activeCount() > 1) {
Thread.yield();
}
System.out.println(num);
}
}
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