Java原子类

1、原子类的分类

原子操作是指一个不可中断的操作。

原子类是指具有原子操作特征的类。

JUC并发包中的原子类都存放在java.util.concurrent.atomic类路径下,具体如下图所示:

根据操作的目标数据类型,可以将JUC包中的原子类分为4类:基本原子类、数组原子类、原子引用类和字段更新原子类。

(1)基本原子类

■ AtomicInteger:整型原子类。

■ AtomicLong:长整型原子类。

■ AtomicBoolean:布尔型原子类。

(2)数组原子类

■ AtomicIntegerArray:整型数组原子类。

■ AtomicLongArray:长整型数组原子类。

■ AtomicReferenceArray:引用类型数组原子类。

(3)引用原子类

■ AtomicReference:引用类型原子类。

■ AtomicMarkableReference:带有更新标记位的原子引用类型。

■ AtomicStampedReference:带有更新版本号的原子引用类型。

AtomicMarkableReference类将boolean标记与引用关联起来,可以解决使用AtomicBoolean进行原子更新时可能出现的ABA问题。

AtomicStampedReference类将整数值与引用关联起来,可以解决使用AtomicInteger进行原子更新时可能出现的ABA问题。

(4)字段更新原子类

■ AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整型字段的更新器。

■ AtomicLongFieldUpdater:原子更新长整型字段的更新器。

■ AtomicReferenceFieldUpdater:原子更新引用类型中的字段。

2、基础原子类AtomicInteger

基础原子类的三个类所提供的方法几乎相同,所以这里我们以AtomicInteger为例来介绍。具体代码如下:

3、数组原子类AtomicIntegerArray

数组原子类的三个类所提供的方法几乎相同,所以这里我们以AtomicIntegerArray为例介绍。具体代码如下:

4、引用原子类AtomicReference

引用原子类的三个类所提供的方法几乎相同,所以这里我们以AtomicReference为例介绍。

首先定义一个普通的POJO对象,代码如下:

接下来介绍如何使用AtomicReference对User的引用进行原子性修改,代码如下:

注:使用原子引用类型AtomicReference包装了User对象之后,只能保障User引用的原子操作,对被包装的User对象的字段值修改时不能保证原子性。

5、字段更新原子类AtomicIntegerFieldUpdater

字段更新原子类的三个类所提供的方法几乎相同,所以这里我们以AtomicIntegerFieldUpdater为例介绍。

使用属性更新原子类保障属性安全更新的流程大致需要两步:

1)更新的对象属性必须使用public volatile修饰符。

2)因为对象的属性修改类型原子类都是抽象类,所以每次使用都必须调用静态方法newUpdater()创建一个更新器,并且需要设置想要更新的类和属性。

原子性地更新User对象的age属性,代码如下:

6、基础原子类的线程安全原理

基础原子类主要通过CAS自旋 + volatile的方案实现,既保障了变量操作的线程安全性,又避免了synchronized重量级锁的高开销,使得Java程序的执行效率大为提升。

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