【JUC系列第二篇】-原子变量

作者：毕来生

微信：878799579

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1、什么是原子变量？

​ 原子变量保证了该变量的所有操作都是原子的，不会因为多线程的同时访问而导致脏数据的读取问题。

2、通过synchronized保证原子操作

1. 获取锁对象
2. 获取失败/获取不到 ->阻塞队列等待
3. 释放锁对象

3、Atomic之AtomicInteger源码分析

java.util.concurrent.atomic包下帮助我们提供了很多原子性的支持，请参考下图

• AtomicInteger和AtomicIntegerArray：基于Integer类型

• AtomicBoolean：基于Boolean类型

• AtomicLong和AtomicLongArray：基于Long类型

• AtomicReference和AtomicReferenceArray：基于引用类型

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  构造方法如下

      private volatile int value;
  
      /**
       * Creates a new AtomicInteger with the given initial value.
       *
       * @param initialValue the initial value
       */
      public AtomicInteger(int initialValue) {
          value = initialValue;
      }
  
      /**
       * Creates a new AtomicInteger with initial value {@code 0}.
       */
      public AtomicInteger() {
      }
  

  如果通过构造方法设置原子变量。如不设置初始值则会默认初始化为0。

  以下为方法为AtomicInteger基于原子操作常用方法

  //获取当前原子变量中的值并为其设置新值
  public final int getAndSet(int newValue)
  
  //比较当前的value是否等于expect，如果是设置为update并返回true，否则返回false
  public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
  
  //获取当前的value值并自增一
  public final int getAndIncrement()
  
  //获取当前的value值并自减一
  public final int getAndDecrement()
  
  //获取当前的value值并为value加上delta
  public final int getAndAdd(int delta)
  

4、实战演练

在多线程下。我希望对num = 0；进行自增，10个线程，每个线程对变量自增10000次。结果应该是100000才对。

首先我们先来一个错误示范：

package org.bilaisheng.juc;

/**
 * @Author: bilaisheng
 * @Wechat: 878799579
 * @Date: 2019/1/1 21:58
 * @Todo: AtomicInteger 原子性错误示范。仅演示使用
 * @Version : JDK11 , IDEA2018
 */
public class AtomicIntegerErrorTest {

	// 举例10条线程并发，实际条数请参考自己场景
	private static final int THREAD_COUNT = 10;

	private static int num = 0;

	public static void main(String[] args) {

		Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT];

		for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
			threads[i] = new Thread(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					// 此处设置10000.太小看不到效果。请酌情设置
					for (int j = 1; j <=10000 ; j++) {
						// 如想要看到结果请放开下行注释
						//System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" num = "+num);
						num++ ;
					}
				}
			});
			threads[i].start();
		}

		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
		System.out.println(Thread.activeCount());

		while (Thread.activeCount()>2){
			Thread.yield();
		}

		System.out.println(num);
	}

}

运行结果举例两张如下图所示。每次运行结果都不相同

接下来我们的AtomicInteger就该登场了

package org.bilaisheng.juc;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @Author: bilaisheng
 * @Wechat: 878799579
 * @Date: 2019/1/1 23:02
 * @Todo:
 * @Version : JDK11 , IDEA2018
 */
public class AtomicIntegerTest {

	private static final int THREADS_CONUT = 10;
	public static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);

	public static void main(String[] args) {
		Thread[] threads = new Thread[THREADS_CONUT];

		for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
			threads[i] = new Thread(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					// 此处设置10000.太小看不到效果。请酌情设置
					for (int j = 1; j <=10000 ; j++) {
						// 如想要看到结果请放开下行注释
						//System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" num = "+num);
						num.incrementAndGet();
					}
				}
			});
			threads[i].start();
		}

		while (Thread.activeCount() > 2) {
			Thread.yield();
		}
		System.out.println(num);
	}
}

结果是不管怎么运行结果都和预期下相同。运行结果如下图：

5、 Volatile可以保证变量原子性吗？

​ 我们先来看一下下面两行代码

private volatile long num = 4642761357212574643L;

private volatile double amt= 4642761357212574643.23165421354;

如上代码并不能保证num以及amt两个变量就是原子性的，在32位处理器中 哪怕是通过volatile关键字进行修饰也无法保证变量原子性。因为在32位系统下。如果出现了多线程同时操作某个变量。这个变量正在被线程a进行修改。此时线程b访问此变量。可能只获取到该变量的前32位，故可能会导致原子性失效。导致不可预知的情况以及错误。如果本地和生产均为64位处理器。请忽略以上废话。