Java并发基础10：原子性操作类的使用

在 java5 以后，我们接触到了线程原子性操作，也就是在修改时我们只需要保证它的那个瞬间是安全的即可，经过相应的包装后可以再处理对象的并发修改，本文总结一下Atomic系列的类的使用方法，其中包含：

类型	Integer	Long
基本类型	AtomicInteger	AtomicLong	AtomicBoolean
数组类型	AtomicIntegerArray	AtomicLongArray	AtomicReferenceArray
属性原子修改器	AtomicIntegerFieldUpdater	AtomicLongFieldUpdater	AtomicReferenceFieldUpdater

1. 基本类型的使用

首先看一下AtomicInteger的使用，AtomicInteger主要是针对整数的修改的，看一下示例代码：

public class AtomicIntegerDemo {

	/**
	 * 常见的方法列表
	 * @see AtomicInteger#get()             直接返回值
	 * @see AtomicInteger#getAndAdd(int)    增加指定的数据，返回变化前的数据
	 * @see AtomicInteger#getAndDecrement() 减少1，返回减少前的数据
	 * @see AtomicInteger#getAndIncrement() 增加1，返回增加前的数据
	 * @see AtomicInteger#getAndSet(int)    设置指定的数据，返回设置前的数据
	 *
	 * @see AtomicInteger#addAndGet(int)    增加指定的数据后返回增加后的数据
	 * @see AtomicInteger#decrementAndGet() 减少1，返回减少后的值
	 * @see AtomicInteger#incrementAndGet() 增加1，返回增加后的值
	 * @see AtomicInteger#lazySet(int)      仅仅当get时才会set
	 *
	 * @see AtomicInteger#compareAndSet(int, int) 尝试新增后对比，若增加成功则返回true否则返回false
	 */
	public final static AtomicInteger TEST_INTEGER = new AtomicInteger(1);

	public static void main(String []args) {

		 for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) { //开启10个线程

			 new Thread() {
				 public void run() {
					 try {
						Thread.sleep(1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					int now = TEST_INTEGER.incrementAndGet(); //自增
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get value : " + now);
				 }
			 }.start();
		 }
	}
}

看一下结果：

Thread-3 get value : 4

Thread-7 get value : 5

Thread-9 get value : 9

Thread-4 get value : 6

Thread-0 get value : 3

Thread-1 get value : 8

Thread-5 get value : 11

Thread-8 get value : 7

Thread-2 get value : 10

Thread-6 get value : 2

可以看出，10个线程之间是线程安全的，并没有冲突。也就是说，我们使用原子性操作类去操作基本类型int就可以解决线程安全问题，一个线程在操作的时候，会对其它线程进行排斥，不用我们手动去使用synchronized实现互斥操作了。AtomicLong和AtomicBoolean类似，就不举例子了。

2. 数组类型的使用

下面要开始说Atomic的数组用法，Atomic的数组要求不允许修改长度等，不像集合类那么丰富的操作，不过它可以让数组上每个元素的操作绝对安全的，也就是它细化的力度还是到数组上的元素，做了二次包装，虽然是数组类型的，但是最后还是操作数组中存的数，所以会了上面的基本类型的话，数组类型也很好理解。这里主要看一下AtomicIntegerArray的使用，其它的类似。

public class AtomicIntegerArrayTest {

	/**
	 * 常见的方法列表
	 * @see AtomicIntegerArray#addAndGet(int, int) 执行加法，第一个参数为数组的下标，第二个参数为增加的数量，返回增加后的结果
	 * @see AtomicIntegerArray#compareAndSet(int, int, int) 对比修改，参数1：数组下标，参数2：原始值，参数3，修改目标值，修改成功返回true否则false
	 * @see AtomicIntegerArray#decrementAndGet(int) 参数为数组下标，将数组对应数字减少1，返回减少后的数据
	 * @see AtomicIntegerArray#incrementAndGet(int) 参数为数组下标，将数组对应数字增加1，返回增加后的数据
	 *
	 * @see AtomicIntegerArray#getAndAdd(int, int) 和addAndGet类似，区别是返回值是变化前的数据
	 * @see AtomicIntegerArray#getAndDecrement(int) 和decrementAndGet类似，区别是返回变化前的数据
	 * @see AtomicIntegerArray#getAndIncrement(int) 和incrementAndGet类似，区别是返回变化前的数据
	 * @see AtomicIntegerArray#getAndSet(int, int) 将对应下标的数字设置为指定值，第二个参数为设置的值，返回是变化前的数据
	 */
	private final static AtomicIntegerArray ATOMIC_INTEGER_ARRAY = new AtomicIntegerArray(new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10});

	public static void main(String []args) throws InterruptedException {
		Thread []threads = new Thread[10];
		for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
			final int index = i;
			final int threadNum = i;
			threads[i] = new Thread() {
				public void run() {
					int result = ATOMIC_INTEGER_ARRAY.addAndGet(index, index + 1);
					System.out.println("线程编号为：" + threadNum + " , 对应的原始值为：" + (index + 1) + "，增加后的结果为：" + result);
				}
			};
			threads[i].start();
		}
		for(Thread thread : threads) {
			thread.join();
		}
		System.out.println("=========================>\n执行已经完成，结果列表：");
		for(int i = 0 ; i < ATOMIC_INTEGER_ARRAY.length() ; i++) {
			System.out.println(ATOMIC_INTEGER_ARRAY.get(i));
		}
	}
}

运行结果是给每个数组元素加上相同的值，它们之间互不影响。

3. 作为类属性的使用

当某个数据类型是某个类中的一个属性的时候，然后我们要操作该数据，就需要使用属性原子修改器了，这里还是以Integer为例，即：AtomicIntegerFieldUpdater。示例代码如下：

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {  

    static class A {
        volatile int intValue = 100;
    }  

    /**
     * 可以直接访问对应的变量，进行修改和处理
     * 条件：要在可访问的区域内，如果是private或挎包访问default类型以及非父亲类的protected均无法访问到
     * 其次访问对象不能是static类型的变量（因为在计算属性的偏移量的时候无法计算），也不能是final类型的变量（因为根本无法修改），必须是普通的成员变量
     *
     * 方法（说明上和AtomicInteger几乎一致，唯一的区别是第一个参数需要传入对象的引用）
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#addAndGet(Object, int)
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#compareAndSet(Object, int, int)
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#decrementAndGet(Object)
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#incrementAndGet(Object)
     *
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#getAndAdd(Object, int)
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#getAndDecrement(Object)
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#getAndIncrement(Object)
     * @see AtomicIntegerFieldUpdater#getAndSet(Object, int)
     */
    public final static AtomicIntegerFieldUpdater<A> ATOMIC_INTEGER_UPDATER = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(A.class, "intValue");  

    public static void main(String []args) {
        final A a = new A();
        for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) {  

            new Thread() {
                public void run() {
                    if(ATOMIC_INTEGER_UPDATER.compareAndSet(a, 100, 120)) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 对对应的值做了修改！");
                    }
                }
            }.start();
        }
    }
}

可以看到，这里需要将类和类属性传进去才行，传进去后其实跟前面操作Integer没什么不同了，本质都一样的，运行一下，结果只有一个线程能对其进行修改。

线程的原子性操作类的使用就简单总结到这，其他的操作类原理都相似，可以参考 JDK 的文档，可以很容易写出相应的测试代码。

原子性操作类的使用就分享这么多，如有错误之处，欢迎指正，我们一同进步~