AtomicIntegerArray数组类型类

 

前一篇文章学习了AtomicXXX基本数据类型类，可以为int，boolean或者reference类型，也就是单个元素的原子类。那么数组类型呢？ 
下面以AtomicIntegerArray为例进行分析。 
AtomicXXXArray包括三种具体类：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray。

What is AtomicIntegerArray

具体的介绍，都已经在开头讲过了，AtomicIntegerArray有以下特点：

• 可以存放int数值的原子性数组
• 以整个数组对象为单位，里面的元素操作都是原子性的

实现

从以前的文章分析可以了解，一般原子类的实现都是volatile+CAS的方式，那么AtomicIntegerArray也是么？ 
首先，作为原子性数组，里面肯定有个int类型数组，那数组是volatile类型么？ 
前面文章分析可以知道，如果把数组定义为volatile类型，那么其里面数组元素在读写方面是没有volatile语义。 可以参看：Java并发学习(二)-JMM 。

直接看代码中定义：

private final int[] array;

定义了一个final的int类型数组，final的内存语义则是使用时，一定是已经直接初始化或者通过构造方法初始化好的。

//获取int[]在内存中的初始地址。
 private static final int base = unsafe.arrayBaseOffset(int[].class);
     //用来存储移位个数
    private static final int shift;
    private final int[] array;

    //初始化变量。
    static {
        int scale = unsafe.arrayIndexScale(int[].class);
        if ((scale & (scale - 1)) != 0)
            throw new Error("data type scale not a power of two");
        //得出scale为2的几次方，即需要移位个数
        shift = 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(scale);
    }
    //检查第i个元素的地址值。
    private long checkedByteOffset(int i) {
        if (i < 0 || i >= array.length)
            throw new IndexOutOfBoundsException("index " + i);
        return byteOffset(i);
    }
    //当前索引i*shift(偏移位置) + base(基础位置)
    private static long byteOffset(int i) {
        return ((long) i << shift) + base;
    }
     //获取第i个元素的值
    public final int get(int i) {
        return getRaw(checkedByteOffset(i));
    }
    //通过地址值来获取偏移量的元素值。
    private int getRaw(long offset) {
        return unsafe.getIntVolatile(array, offset);
    }
    //用cas方式，在元素i的位置设置新值
    public final void set(int i, int newValue) {
        unsafe.putIntVolatile(array, checkedByteOffset(i), newValue);
    }

核心代码可以看上面，具体都有注释，可能有点模糊，这里再说说核心思想： 
我们知道，数组在内存中是连续存储的，如下： 

并且数组里面各个元素类别都是相同的，所以占有的空间也都是一样大的，假设上面数组为int类型的array，并且array的地址为n，所以可以计算出array[1]为array+4，array[2]为 
array+4*2，array[3]为array+4*3 。 
所以这样在AtomicIntegerArray里面，我们可以通过base，i，scale和shift，能够计算出数组中任意元素的位置以及获取值，这样一来，对数组的操作就可以转化为对单个元素的操作。 
开始被一个问题困扰了一会儿，array数组是final类型，保证了：

• array在使用的时候，已经初始化了
• array不能再重新指向其他对象

但是，array数组里面并不是volatile类型的，能确保可见性么？

我们再来看看它的get方法和set方法： 
get方法：

 public final int get(int i) {
        return getRaw(checkedByteOffset(i));
    }
    //volatile的get
    private int getRaw(long offset) {
        return unsafe.getIntVolatile(array, offset);
    }

set方法：

    //volatile的set
    public final void set(int i, int newValue) {
        unsafe.putIntVolatile(array, checkedByteOffset(i), newValue);
    }

    //lazySet，即普通set，性能高
    public final void lazySet(int i, int newValue) {
        unsafe.putOrderedInt(array, checkedByteOffset(i), newValue);
    }

    //原子性的获取并且set
    public int getAndSet(int i, int newValue) {
        return unsafe.getAndSetInt(array, checkedByteOffset(i), newValue);
    }

如上我们可以看到，调用的都是unsafe里面具有volatile语义的方法，也就是整个通过内存xia地址对数组元素的操作，也是有volatile语义的，即具有可见性。

AtomicLongArray和AtomicObjectArray

这两者与AtomicIntegerArray实现基本一致，只是数组对象分别为long[]和Object[]类型。