java中的Atomic類
問題背景
在多線程環境中，我們最常遇到的問題就是變量的值進行同步。因爲變量需要在多線程中進行共享，所以我們必須需要採用一定的同步機制來進行控制。
通過之前的文章，我們知道可以採用Lock的機制，當然也包括今天我們講的Atomic類。
下面我們從兩種方式來分別介紹。
Lock
在之前的文章中，我們也講了同步的問題，我們再回顧一下。 如果定義了一個計數器如下：
public class Counter {
int counter;
public void increment() {
counter++;
}
}
如果是在單線程環境中，上面的代碼沒有任何問題。但是如果在多線程環境中，counter++將會得到不同的結果。
因爲雖然counter++看起來是一個原子操作，但是它實際上包含了三個操作：讀數據，加一，寫回數據。
我們之前的文章也講了，如何解決這個問題：
public class LockCounter {
private volatile int counter;
public synchronized void increment() {
counter++;
}
}
通過加synchronized，保證同一時間只會有一個線程去讀寫counter變量。
通過volatile，保證所有的數據直接操作的主緩存，而不使用線程緩存。
這樣雖然解決了問題，但是性能可能會受影響，因爲synchronized會鎖住整個LockCounter實例。
使用Atomic
通過引入低級別的原子化語義命令（比如compare-and-swap (CAS)），從而能在保證效率的同時保證原子性。
一個標準的CAS包含三個操作：
- 將要操作的內存地址M。
- 現有的變量A。
- 新的需要存儲的變量B。
CAS將會先比較A和M中存儲的值是否一致，一致則表示其他線程未對該變量進行修改，則將其替換爲B。 否則不做任何操作。
使用CAS可以不用阻塞其他的線程，但是我們需要自己處理好當更新失敗的情況下的業務邏輯處理情況。
Java提供了很多Atomic類，最常用的包括AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean, 和 AtomicReference.
其中的主要方法：
- get() – 直接中主內存中讀取變量的值，類似於volatile變量。
- set() – 將變量寫回主內存。類似於volatile變量。
- lazySet() – 延遲寫回主內存。一種常用的情景是將引用重置爲null的情況。
- compareAndSet() – 執行CAS操作，成功返回true，失敗返回false。
- weakCompareAndSet() – 比較弱的CAS操作，不同的是它不執行happens-before操作，從而不保證能夠讀取到其他變量最新的值。
我們看下怎麼用：
public class AtomicCounter {
private final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
public int getValue() {
return counter.get();
}
public void increment() {
while(true) {
int existingValue = getValue();
int newValue = existingValue + 1;
if(counter.compareAndSet(existingValue, newValue)) {
return;
}
}
}
}
本文的例子可以參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/atomic
更多教程請參考 flydean的博客