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盘点JAVA中基于CAS实现的原子类, 你知道哪些?

2022-12-31 17:30:16  阅读:98  来源: 互联网

标签:Java jdk 语言 运行环境 javac 高级语言 JVM


前言

JDK中提供了一系列的基于CAS实现的原子类,CAS 的全称是Compare-And-Swap,底层是lock cmpxchg指令,可以在单核和多核 CPU 下都能够保证比较交换的原子性。所以说,这些原子类都是线程安全的,而且是无锁并发,线程不会频繁上下文切换,所以在某些场景下性能是优于加锁。

本文就盘点一下JDK中的原子类,方便我们后续拿来使用。

基础原子类

  • AtomicInteger:Integer整数类型的原子操作类
  • AtomicBoolean:Boolean类型的原子操作类
  • AtomicLong:Long类型的原子操作类

这边以AtomicInteger讲解下它的API和用法。

构造方法:

  • public AtomicInteger():初始化一个默认值为 0 的原子型 Integer
  • public AtomicInteger(int initialValue):初始化一个指定值的原子型 Integer

常用API:

  • public final int get(): 获取 AtomicInteger 的值
  • public final int getAndIncrement(): 以原子方式将当前值加 1,返回的是自增前的值
  • public final int incrementAndGet():以原子方式将当前值加 1,返回的是自增后的值
  • public final int getAndSet(int value):以原子方式设置为 newValue 的值,返回旧值
  • public final int addAndGet(int data):以原子方式将输入的数值与实例中的值相加并返回

使用:

  • 结果1000,大致说明并发情况下保证了线程安全

原理分析:

整体实现思路: 自旋(循环) + CAS算法

  • 当旧的预期值 A == 内存值 V 此时可以修改,将 V 改为 B
  • 当旧的预期值 A != 内存值 V 此时不能修改,并重新获取现在的最新值,重新获取的动作就是自旋
public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
 }
  • valueOffset:偏移量表示该变量值相对于当前对象地址的偏移,Unsafe 就是根据内存偏移地址获取数据

  • 从主内存中拷贝到工作内存中的值(每次都要从主内存拿到最新的值到本地内存),然后执行 compareAndSwapInt()再和主内存的值进行比较,假设方法返回 false,那么就一直执行 while 方法,直到期望的值和真实值一样,修改数据。

  • 原子类AtomicIntegervalue属性是volatile类型,保证了多线程之间的内存可见性,避免线程从工作缓存中获取失效的变量。

标签:Java,jdk,语言,运行环境,javac,高级语言,JVM
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