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java多线程之AtomicLong原子类（JDK8） - 掘金

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java多线程之AtomicLong原子类（JDK8）

夏夜凉月

2021-10-26

1,049

引言

有的同学可能会问这个问题，有了Long类型，为什么还要弄一个AtomicLong类出来？因为在32位的操作系统中，64位的Long类型变量会被jvm拆分为两个32位的来操作，因此不具备原子性。而AtomicLong类型可以保证原子性。

1、AtomicLong介绍

AtomicInteger, AtomicLong和AtomicBoolean这3个基本类型的原子类的原理和用法相似。本章以JDK8为版本对AtomicLong基本类型的原子类进行介绍。AtomicLong继承Number抽象类，实现了Serializable接口，操作是线程安全的。

2、分析源码

// 构造函数

AtomicLong()

// 创建值为initialValue的AtomicLong对象

AtomicLong(long initialValue)

// 以原子方式设置当前值为newValue。

final void set(long newValue)

// 获取当前值

final long get()

// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1后的值。等价于“--num”

final long decrementAndGet()

// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1前的值。等价于“num--”

final long getAndDecrement()

// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1后的值。等价于“++num”

final long incrementAndGet()

// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1前的值。等价于“num++”

final long getAndIncrement()

// 以原子方式将delta与当前值相加，并返回相加后的值。

final long addAndGet(long delta)

// 以原子方式将delta添加到当前值，并返回相加前的值。

final long getAndAdd(long delta)

// 如果当前值 == expect，则以原子方式将该值设置为update。成功返回true，否则返回false，并且不修改原值。

final boolean compareAndSet(long expect, long update)

// 以原子方式设置当前值为newValue，并返回旧值。

final long getAndSet(long newValue)

//以下部分省略……

AtomicLong的方法都比较简单，下面重点分析下incrementAndGet的方法

public final long incrementAndGet() {

return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;

}

//unsafe中getAndAddLong实现

public final long getAndAddLong(Object var1, long var2, long var4) {

long var6;

do {

//这个this表示了当前对象的地址，后面的valueOffset是在该对象开始的位置加上这个valueOffset的偏移量，就能拿到的是当前对象的值

var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);

} while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));

return var6;

}

在getAndAddLong实现中，compareAndSwapLong基于的是CPU 的 CAS指令来实现的，可认为是无阻塞的，一个线程的失败或挂起不会引起其它线程也失败或挂起。但并发量很大的话，cpu会花费大量的时间在试错上面，相当于一个自旋的操作。如果并发量小的情况，这些消耗可以忽略不计。

JDK8中新增了LongAdder，内部的实现有点类似ConcurrentHashMap的分段锁，最好的情况下，每个线程都有独立的计数器，这样可以大量减少并发操作。

3、性能测试

下面通过JMH比较一下AtomicLong 和 LongAdder的性能

@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)

public class AtomicLongTest {

private static AtomicLong count = new AtomicLong();

private static LongAdder longAdder = new LongAdder();

public static void main(String[] args) throws Exception {

Options options = new OptionsBuilder().include(AtomicLongTest.class.getName()).forks(1).build();

new Runner(options).run();

}

@Benchmark

@Threads(10)

public void run0(){

count.getAndIncrement();

}

@Benchmark

@Threads(10)

public void run1(){

longAdder.increment();

}

maven的pom文件依赖包

org.openjdk.jmh

jmh-core

1.21

org.openjdk.jmh

jmh-generator-annprocess

1.21

1、设置BenchmarkMode为Mode.Throughput，测试吞吐量

2、设置BenchmarkMode为Mode.AverageTime，测试平均耗时

3、程序运行直接使用run方法，不支持debug模式

下面是运行的结果：

吞吐量

Benchmark Mode Cnt Score Error Units

AtomicLongTest.run0 thrpt 5 34.070 ± 1.830 ops/us

AtomicLongTest.run1 thrpt 5 152.216 ± 45.756 ops/us

平均耗时

Benchmark Mode Cnt Score Error Units

AtomicLongTest.run0 avgt 5 0.350 ± 0.063 us/op

AtomicLongTest.run1 avgt 5 0.072 ± 0.029 us/op

从上面可以看出LongAdder的吞吐量和平均耗时均优于AtomicLong

4、总结

普通场景保证线程安全，建议使用AtomicLong，一些高并发的场景，比如限流计数器，建议使用LongAdder替换AtomicLong，以提高性能。

结束语

本篇介绍了AtomicLong的基本原理，比较了LongAdder和AtomicLong之间高并发下的性能，还介绍了一款适合java的JMH性能测试工具，有兴趣的同学可以详细的了解下，下一章将介绍JUC包中的锁。

如果你觉得本篇文章对你有帮助的话，请帮忙点个赞，再加一个关注。

夏夜凉月

Java开发工程师

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引言

1、AtomicLong介绍

2、分析源码

3、性能测试

4、总结

结束语

友情链接：

下面算法将一维数组a中n个逆序

AtomicLong (Java Platform SE 8 )

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Package

Class

Use

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Deprecated

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Java™ PlatformStandard Ed. 8

Prev Class

Next Class

Frames

No Frames

All Classes

Summary:

Nested |

Field |

Constr |

Method

Detail:

Field |

Constr |

Method

compact1, compact2, compact3

java.util.concurrent.atomic

Class AtomicLong

java.lang.Object

java.lang.Number

java.util.concurrent.atomic.AtomicLong

All Implemented Interfaces:

Serializable

public class AtomicLong

extends Number

implements Serializable

A long value that may be updated atomically. See the

java.util.concurrent.atomic package specification for

description of the properties of atomic variables. An

AtomicLong is used in applications such as atomically

incremented sequence numbers, and cannot be used as a replacement

for a Long. However, this class does extend

Number to allow uniform access by tools and utilities that

deal with numerically-based classes.

Since:

1.5

Java原子类AtomicLong的用法_atomiclong相加-CSDN博客

Java原子类AtomicLong的用法

最新推荐文章于 2022-10-31 09:00:00 发布

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1、AtomicLong可理解为加了synchronized的long

2、AtomicLong函数：

// 构造函数

AtomicLong()

// 创建值为initialValue的AtomicLong对象

AtomicLong(long initialValue)

// 以原子方式设置当前值为newValue。

final void set(long newValue)

// 获取当前值

final long get()

// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1后的值。等价于“--num”

final long decrementAndGet()

// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1前的值。等价于“num--”

final long getAndDecrement()

// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1后的值。等价于“++num”

final long incrementAndGet()

// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1前的值。等价于“num++”

final long getAndIncrement()

// 以原子方式将delta与当前值相加，并返回相加后的值。

final long addAndGet(long delta)

// 以原子方式将delta添加到当前值，并返回相加前的值。

final long getAndAdd(long delta)

// 如果当前值 == expect，则以原子方式将该值设置为update。成功返回true，否则返回false，并且不修改原值。

final boolean compareAndSet(long expect, long update)

// 以原子方式设置当前值为newValue，并返回旧值。

final long getAndSet(long newValue)

// 返回当前值对应的int值

int intValue()

// 获取当前值对应的long值

long longValue()

// 以 float 形式返回当前值

float floatValue()

// 以 double 形式返回当前值

double doubleValue()

// 最后设置为给定值。延时设置变量值，这个等价于set()方法，但是由于字段是volatile类型的，因此次字段的修改会比普通字段（非volatile字段）有稍微的性能延时（尽管可以忽略），所以如果不是想立即读取设置的新值，允许在“后台”修改值，那么此方法就很有用。如果还是难以理解，这里就类似于启动一个后台线程如执行修改新值的任务，原线程就不等待修改结果立即返回（这种解释其实是不正确的，但是可以这么理解）。

final void lazySet(long newValue)

// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该设置为给定的更新值。JSR规范中说：以原子方式读取和有条件地写入变量但不创建任何 happen-before 排序，因此不提供与除 weakCompareAndSet 目标外任何变量以前或后续读取或写入操作有关的任何保证。大意就是说调用weakCompareAndSet时并不能保证不存在happen-before的发生（也就是可能存在指令重排序导致此操作失败）。但是从Java源码来看，其实此方法并没有实现JSR规范的要求，最后效果和compareAndSet是等效的，都调用了unsafe.compareAndSwapInt()完成操作。

final boolean weakCompareAndSet(long expect, long update)

3、使用

AtomicLong a = new AtomicLong(1L);

AtomicLong b = new AtomicLong(2L);

//相加

a.addAndGet(b.longValue())

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Java原子类AtomicLong的用法

1、AtomicLong可理解为加了synchronized的long2、AtomicLong函数：// 构造函数AtomicLong()// 创建值为initialValue的AtomicLong对象AtomicLong(long initialValue)// 以原子方式设置当前值为newValue。final void set(long newValue) // 获取当...

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AtomicLong介绍和函数列表AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。在32位操作系统中，64位的long 和 double 变量由于会被JVM当作两个分离的32位来进行操作，所以不具有原子性。而使用AtomicLong能让long的操作保持原子型。AtomicLong函数列表// 构造函数AtomicLong()// 创建值为initialValue的AtomicLong对象Ato...

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AtomicLong

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概要：

嵌套 |

字段 |

构造方法 |

方法

详细信息：

字段 |

构造方法 |

方法

模块

java.base

软件包

java.util.concurrent.atomic

Class AtomicLong

java.lang.Object

java.lang.Number

java.util.concurrent.atomic.AtomicLong

实现的所有接口

Serializable

public class AtomicLong

extends Number

implements Serializable

可以原子方式更新的long值。

有关原子访问属性的描述，请参阅VarHandle规范。

AtomicLong用于诸如原子递增序列号的应用中，并且不能用作Long的替代物。

但是，此类确实扩展了Number以允许通过处理基于数字的类的工具和实用程序进行统一访问。

从以下版本开始：

1.5

另请参见：

Serialized Form

构造方法摘要

构造方法

构造器

描述

AtomicLong()

创建一个初始值为

0的新AtomicLong。

AtomicLong(long initialValue)

使用给定的初始值创建一个新的AtomicLong。

方法摘要

所有方法

实例方法

具体的方法

弃用的方法

变量和类型

方法

描述

long

accumulateAndGet(long x, LongBinaryOperator accumulatorFunction)

原子更新（具有由

VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值以及将给定函数应用于当前值和给定值的结果，返回更新的值。

long

addAndGet(long delta)

原子地将给定值添加到当前值，具有由

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

long

compareAndExchange(long expectedValue, long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值，被称为

证人值，

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndExchange(java.lang.Object...) 。

long

compareAndExchangeAcquire(long expectedValue, long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值，被称为

证人值，

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndExchangeAcquire(java.lang.Object...) 。

long

compareAndExchangeRelease(long expectedValue, long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值，被称为

证人值，

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndExchangeRelease(java.lang.Object...) 。

boolean

compareAndSet(long expectedValue, long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...) 。

long

decrementAndGet()

原子地递减当前值，具有由

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

double

doubleValue()

返回此的当前值

AtomicLong作为

double加宽原始转换后，通过规定的，具有记忆效果

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...) 。

float

floatValue()

在扩展基元转换后，将此

AtomicLong的当前值返回为

float ，其内存效果由

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...)指定。

long

get()

返回当前值，具有

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...)指定的内存效果。

long

getAcquire()

返回当前值，具有

VarHandle.getAcquire(java.lang.Object...)指定的内存效果。

long

getAndAccumulate(long x, LongBinaryOperator accumulatorFunction)

原子更新（具有由

VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值以及将给定函数应用于当前值和给定值的结果，返回先前的值。

long

getAndAdd(long delta)

原子地将给定值添加到当前值，具有由

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

long

getAndDecrement()

原子地递减当前值，具有由

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

long

getAndIncrement()

以原子方式递增当前值，具有

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

long

getAndSet(long newValue)

以原子方式将值设置为

newValue并返回旧值，并使用

VarHandle.getAndSet(java.lang.Object...)指定的内存效果。

long

getAndUpdate(LongUnaryOperator updateFunction)

原子更新（具有由

VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值和应用给定函数的结果，返回先前的值。

long

getOpaque()

返回当前值，具有

VarHandle.getOpaque(java.lang.Object...)指定的内存效果。

long

getPlain()

返回当前值，读取的内存语义就像变量声明为非

volatile 。

long

incrementAndGet()

以原子方式递增当前值，具有

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

int

intValue()

返回此的当前值

AtomicLong作为

int如通过指定一个基本收缩转换之后，与记忆效应

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...) 。

void

lazySet(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setRelease(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

long

longValue()

返回此的当前值

AtomicLong作为

long如通过指定，记忆效应

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...) 。

void

set(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setVolatile(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

void

setOpaque(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setOpaque(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

void

setPlain(long newValue)

将值设置为

newValue ，设置的内存语义就像变量被声明为非

volatile和非

final 。

void

setRelease(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setRelease(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

String

toString()

返回当前值的String表示形式。

long

updateAndGet(LongUnaryOperator updateFunction)

原子更新（具有由

VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值和应用给定函数的结果，返回更新的值。

boolean

weakCompareAndSet(long expectedValue, long newValue)

已过时。

此方法具有简单的记忆效应，但方法名称意味着易失性记忆效应（请参阅compareAndExchange(long, long)和compareAndSet(long, long)等方法）。

boolean

weakCompareAndSetAcquire(long expectedValue, long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetAcquire(java.lang.Object...) 。

boolean

weakCompareAndSetPlain(long expectedValue, long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetPlain(java.lang.Object...) 。

boolean

weakCompareAndSetRelease(long expectedValue, long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetRelease(java.lang.Object...) 。

boolean

weakCompareAndSetVolatile(long expectedValue, long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSet(java.lang.Object...) 。

声明方法的类 java.lang.Number byteValue, shortValue

声明方法的类 java.lang.Object clone, equals, finalize, getClass, hashCode, notify, notifyAll, wait, wait, wait

构造方法详细信息

AtomicLong public AtomicLong(long initialValue)

使用给定的初始值创建一个新的AtomicLong。

参数

initialValue - 初始值

AtomicLong public AtomicLong()

创建一个初始值为

0的新AtomicLong。

方法详细信息

get public final long get()

返回当前值，具有

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...)指定的内存效果。

结果

当前的价值

set public final void set(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setVolatile(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

参数

newValue - 新值

lazySet public final void lazySet(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setRelease(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

参数

newValue - 新值

从以下版本开始：

1.6

getAndSet public final long getAndSet(long newValue)

以原子方式将值设置为

newValue并返回旧值，并使用

VarHandle.getAndSet(java.lang.Object...)指定的内存效果。

参数

newValue - 新值

结果

以前的值

compareAndSet public final boolean compareAndSet(long expectedValue,

long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

true如果成功。

错误返回表示实际值不等于预期值。

weakCompareAndSet @Deprecated(since="9")

public final boolean weakCompareAndSet(long expectedValue,

long newValue)

Deprecated.

This method has plain memory effects but the method name implies volatile memory effects (see methods such as

compareAndExchange(long, long) and

compareAndSet(long, long)). To avoid confusion over plain or volatile memory effects it is recommended that the method

weakCompareAndSetPlain(long, long) be used instead.

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetPlain(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

true如果成功

另请参见：

weakCompareAndSetPlain(long, long)

weakCompareAndSetPlain public final boolean weakCompareAndSetPlain(long expectedValue,

long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetPlain(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

true如果成功

从以下版本开始：

getAndIncrement public final long getAndIncrement()

以原子方式递增当前值，具有VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

相当于getAndAdd(1) 。

结果

以前的值

getAndDecrement public final long getAndDecrement()

原子地递减当前值，具有由VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

相当于getAndAdd(-1) 。

结果

以前的值

getAndAdd public final long getAndAdd(long delta)

原子地将给定值添加到当前值，具有由

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

参数

delta - 要添加的值

结果

以前的值

incrementAndGet public final long incrementAndGet()

以原子方式递增当前值，具有VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

相当于addAndGet(1) 。

结果

更新的值

decrementAndGet public final long decrementAndGet()

原子地递减当前值，具有由VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

相当于addAndGet(-1) 。

结果

更新的值

addAndGet public final long addAndGet(long delta)

原子地将给定值添加到当前值，具有由

VarHandle.getAndAdd(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

参数

delta - 要添加的值

结果

更新的值

getAndUpdate public final long getAndUpdate(LongUnaryOperator updateFunction)

原子更新（具有由VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值和应用给定函数的结果，返回先前的值。

该函数应该是无副作用的，因为当尝试的更新由于线程之间的争用而失败时，它可能会被重新应用。

参数

updateFunction - 无副作用的功能

结果

以前的值

从以下版本开始：

1.8

updateAndGet public final long updateAndGet(LongUnaryOperator updateFunction)

原子更新（具有由VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值和应用给定函数的结果，返回更新的值。

该函数应该是无副作用的，因为当尝试的更新由于线程之间的争用而失败时，它可能会被重新应用。

参数

updateFunction - 无副作用的功能

结果

更新的值

从以下版本开始：

1.8

getAndAccumulate public final long getAndAccumulate(long x,

LongBinaryOperator accumulatorFunction)

原子更新（具有由VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值以及将给定函数应用于当前值和给定值的结果，返回先前值。

该函数应该是无副作用的，因为当尝试的更新由于线程之间的争用而失败时，它可能会被重新应用。

该函数应用当前值作为其第一个参数，并将给定更新作为第二个参数。

参数

x - 更新值

accumulatorFunction - 两个参数的无副作用函数

结果

以前的值

从以下版本开始：

1.8

accumulateAndGet public final long accumulateAndGet(long x,

LongBinaryOperator accumulatorFunction)

原子更新（具有由VarHandle.compareAndSet(java.lang.Object...)指定的记忆效应）当前值以及将给定函数应用于当前值和给定值的结果，返回更新的值。

该函数应该是无副作用的，因为当尝试的更新由于线程之间的争用而失败时，它可能会被重新应用。

该函数应用当前值作为其第一个参数，并将给定更新作为第二个参数。

参数

x - 更新值

accumulatorFunction - 两个参数的无副作用函数

结果

更新的值

从以下版本开始：

1.8

toString public String toString()

返回当前值的String表示形式。

重写：

toString在类

Object

结果

当前值的String表示形式

intValue public int intValue()

在缩小基元转换后，返回

AtomicLong的当前值作为

int ，具有由

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

Specified by:

intValue在类

Number

结果

转换为类型

int后此对象表示的数值。

See The Java™ Language Specification:

5.1.3缩小原始转换

longValue public long longValue()

返回此的当前值AtomicLong作为long如通过指定，记忆效应VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...) 。

相当于get() 。

Specified by:

longValue在类

Number

结果

转换为类型

long后此对象表示的数值。

floatValue public float floatValue()

返回此的当前值

AtomicLong作为

float加宽原始转换后，通过规定的，具有记忆效果

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...) 。

Specified by:

floatValue类

Number

结果

转换为类型

float后此对象表示的数值。

See The Java™ Language Specification:

5.1.2拓宽原始转换

doubleValue public double doubleValue()

在扩展基元转换后，返回

AtomicLong的当前值，作为

double ，具有

VarHandle.getVolatile(java.lang.Object...)指定的记忆效应。

Specified by:

doubleValue类

Number

结果

转换为类型

double后此对象表示的数值。

See The Java™ Language Specification:

5.1.2拓宽原始转换

getPlain public final long getPlain()

返回当前值，读取的内存语义就像变量声明为非

volatile 。

结果

价值

从以下版本开始：

setPlain public final void setPlain(long newValue)

将值设置为

newValue ，设置的内存语义就像变量被声明为非

volatile和非

final 。

参数

newValue - 新值

从以下版本开始：

getOpaque public final long getOpaque()

返回当前值，具有

VarHandle.getOpaque(java.lang.Object...)指定的内存效果。

结果

价值

从以下版本开始：

setOpaque public final void setOpaque(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setOpaque(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

参数

newValue - 新值

从以下版本开始：

getAcquire public final long getAcquire()

返回当前值，具有

VarHandle.getAcquire(java.lang.Object...)指定的内存效果。

结果

价值

从以下版本开始：

setRelease public final void setRelease(long newValue)

将值设置为

newValue ，具有

VarHandle.setRelease(java.lang.Object...)指定的记忆效果。

参数

newValue - 新值

从以下版本开始：

compareAndExchange public final long compareAndExchange(long expectedValue,

long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值，被称为

证人值，

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndExchange(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

见证值，如果成功则与预期值相同

从以下版本开始：

compareAndExchangeAcquire public final long compareAndExchangeAcquire(long expectedValue,

long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值，被称为

证人值，

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndExchangeAcquire(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

见证值，如果成功则与预期值相同

从以下版本开始：

compareAndExchangeRelease public final long compareAndExchangeRelease(long expectedValue,

long newValue)

原子将值设置为

newValue如果当前值，被称为

证人值，

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.compareAndExchangeRelease(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

见证值，如果成功则与预期值相同

从以下版本开始：

weakCompareAndSetVolatile public final boolean weakCompareAndSetVolatile(long expectedValue,

long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSet(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

true如果成功

从以下版本开始：

weakCompareAndSetAcquire public final boolean weakCompareAndSetAcquire(long expectedValue,

long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetAcquire(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

true如果成功

从以下版本开始：

weakCompareAndSetRelease public final boolean weakCompareAndSetRelease(long expectedValue,

long newValue)

可能原子将值设置为

newValue如果当前值

== expectedValue如通过指定，记忆效应

VarHandle.weakCompareAndSetRelease(java.lang.Object...) 。

参数

expectedValue - 预期值

newValue - 新值

结果

true如果成功

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突击并发编程JUC系列-原子更新AtomicLong - 知乎

突击并发编程JUC系列-原子更新AtomicLong - 知乎切换模式写文章登录/注册突击并发编程JUC系列-原子更新AtomicLong山间木匠-公众号山间木匠作者突击并发编程JUC系列演示代码地址： https://github.com/mtcarpenter/JavaTutorial Java 从JDK 1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包（以下简称Atomic包），这个包中的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。原子类通过 CAS (compare and swap) 、 volatile和native方法实现，比 synchronized 开销更小，执行效率更高，在多线程环境下，无锁的进行原子操作。 Atomic包分类对其进行分类如下：为了避免一个章节内容过多，导致大家提前下车，会通过几个章节进行 Atomic 包下面的知识讲解。基本类型基本类型有AtomicBoolean 、 AtomicInteger 、AtomicLong、这 3 个类提供的方法几乎一模一样，本章节以 AtomicLong为案例进行讲解，提前小剧透为了在后面和LongAdder 进行对比，LongAdder 和 AtomicLong 在面试中也被问到过呢。 AtomicLong 的常用方法如下温馨提示：i++、++i、i--、--i只是为了帮助大家理解、理解、理解，重要的事情说三遍，并不是底层的实现就是它们哟。小试牛刀古人云“是骡子是马拉出来溜溜“，一段代码撸起来，走你。public class AtomicExample1 {

/**

* 初始化为 0

private static AtomicLong count = new AtomicLong(0);

private static LongUnaryOperator longUnaryOperator = new LongUnaryOperator() {

@Override

public long applyAsLong(long operand) {

return 1;

}

};

private static LongBinaryOperator longBinaryOperator = new LongBinaryOperator() {

@Override

public long applyAsLong(long left, long right) {

return left + right;

}

};

public static void main(String[] args) {

// 以原子方式将当前值加1，返回旧值（i++）： 0

System.out.println("getAndIncrement=" + count.getAndIncrement());

// 以原子方式将当前值加1，返回新值（++i）两次增加： 2

System.out.println("incrementAndGet=" + count.incrementAndGet());

//以原子方式将当前值减少 1，返回旧值（i--）：2

System.out.println("incrementAndGet=" + count.getAndDecrement());

//以原子方式将当前值减少 1，返回旧值（--i）：0

System.out.println("incrementAndGet=" + count.decrementAndGet());

// 以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicLong里的value）相加，并返回结果

System.out.println("addAndGet=" + count.addAndGet(10));

// 以原子方式设置为`newValue`的值，并返回旧值

System.out.println("getAndSet=" + count.getAndSet(100));

// 获取 atomicLong 的 value

System.out.println("get=" + count.get());

System.out.println("*********** JDK 1.8 ***********");

// 使用将给定函数定函数的结果原子更新当前值，返回上一个值

// count.get() 为 1：返回 1

System.out.println("getAndUpdate=" + count.getAndUpdate(longUnaryOperator));

// 返回 applyAsLong 得值

System.out.println("getAndUpdate=" + count.getAndUpdate(longUnaryOperator));

// 获取 atomicLong 的 value

System.out.println("get=" + count.get());

// 使用给定函数应用给当前值和给定值的结果原子更新当前值，返回上一个值

// 返回结果 1，上次结果

System.out.println("getAndAccumulate=" + count.getAndAccumulate(2, longBinaryOperator));

// 返回结果 3 ，上次结果 1 + 2

System.out.println("getAndAccumulate=" + count.getAndAccumulate(2, longBinaryOperator));

// 获取 atomicLong 的 value

System.out.println("get=" + count.get());

}

一串代码送给你，运行结果请参考：getAndIncrement=0

incrementAndGet=2

incrementAndGet=0

addAndGet=10

getAndSet=10

get=100

*********** JDK 1.8 ***********

getAndUpdate=100

getAndUpdate=1

get=1

getAndAccumulate=1

getAndAccumulate=3

get=5

不安全并发计数public class AtomicExample2 {

// 请求总数

public static int requestTotal = 1000;

public static int count = 0;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(requestTotal);

long start = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < requestTotal; i++) {

new Thread(() -> {

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

add();

countDownLatch.countDown();

}).start();

}

countDownLatch.await();

System.out.println("count=" + count);

System.out.println("耗时：" + (System.currentTimeMillis() - start));

}

private static void add() {

++count;

}

懵懂少年是否对 CountDownLatch 有疑问吗？CountDownLatch 又称倒计数器 , 也就是让一个线程或者多个线程等待其他线程结束后再继续自己的操作，类似加强版 join() 。countDown : 执行一次，计数器的数值 -1。await :等待计算器的值为 0，才进行后面的操作，就像一个栅栏一样。 AtomicLong 实现并发计数public class AtomicExample3 {

// 请求总数

public static int requestTotal = 5000;

public static AtomicLong count = new AtomicLong(0);

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(requestTotal);

long start = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < requestTotal; i++) {

new Thread(() -> {

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

add();

countDownLatch.countDown();

}).start();

}

countDownLatch.await();

System.out.println("count=" + count.get());

System.out.println("耗时：" + (System.currentTimeMillis() - start));

count.addAndGet(200);

System.out.println("count=" + count.get());

}

private static void add() {

//count.incrementAndGet();

count.getAndIncrement();

}

走进源码一段段小小的案例演示，已经无法满足懵懂少年了，那就加餐，加餐，下面分类介绍下面 JDk 1.7 和 JDK1.8 的底层实现。在 Jdk1.7 中，AtomicLong 的关键代码如下： static {

try {

// 获取内存 value 内存中的地址

valueOffset = unsafe.objectFieldOffset

(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));

} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }

}

// 省略其他代码.....

public final long getAndIncrement() {

for(;;)

long current = get();

long next = current + 1;

if (compareAndSet(current, next))

return current;

}

public final boolean compareAndSet(long expect, long update) {

return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);

}

getAndIncrement()进去乍一看，无限循环，这不就如一个痴情男孩一样，一直等待他的女神回信，不回信一直等啊等。long current = get(); 获取 AtomicLong中的 value 值。long next = current + 1;: 在当前记录 + 1。compareAndSet(current, next): 通过 compareAndSet方法来进行原子更新操作，将当前的值跟内存中的值进行比较，相等，则内存中没有被修改，直接写入新的值到主内存中，并return true，否则直接return false。在 Jdk1.8 中，AtomicLong 的关键代码如下：/**

* 原子更新导致值

* @return 返回旧值

public final long getAndIncrement() {

return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L);

}

public final long getAndAddLong(Object var1, long var2, long var4) {

long var6;

do {

var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);

} while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));

return var6;

}

var1: 需要修改的类对象var2:修改的字段的内存地址var6 是修改前字段的值，若是没其余线程修改即与 var2 相等var6+var4: 修改后字段的值，也就是新值compareAndSwapLong :当字段实际值和var6值相当的时候，才会设置其为 var6+var4 。this.getLongVolatile(var1, var2):获取对象obj中偏移量为offset的变量对应 volatile 语义的值。从上面的代码可以看出AtomicLong在 jdk 7 的循环逻辑，在 JDK 8 中原子操作类 unsafe 内置了。之所以内置应该是考虑到这个函数在其他地方也会用到，而内置可以提高复用性。欢迎关注公众号山间木匠，我是小春哥，从事 Java 后端开发，会一点前端、通过持续输出系列技术文章与文会友，如果本文能为您提供帮助，欢迎大家关注、点赞、分享支持，我们下期再见！发布于 2020-09-22 09:51线程安全Java编程赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请

高并发编程之AtomicLong讲解-CSDN博客

高并发编程之AtomicLong讲解

最新推荐文章于 2023-07-22 19:15:29 发布

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一、AtomicLong介绍 AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。在32位操作系统中，64位的long 和 double 变量由于会被JVM当作两个分离的32位来进行操作，所以不具有原子性。而使用AtomicLong能让long的操作保持原子型。

二、AtomicLong的几个常用方法 ①.创建具有初始值 0 的新 AtomicLong。

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//1、创建具有初始值 0 的新 AtomicLong。

AtomicLong atomicLong = new AtomicLong();

System.out.println("Value：" + atomicLong.get());

}

②.创建具有给定初始值的新 AtomicLong。

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//2、创建具有给定初始值的新 AtomicLong。

AtomicLong atomicLong1 = new AtomicLong(10);

System.out.println("Value：" + atomicLong1.get());

}

③.addAndGet()方法：以原子方式将给定值添加到当前值,先加上特定的值，再获取结果

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//3、以原子方式将给定值添加到当前值,先加上特定的值，再获取结果

AtomicLong atomicLong2 = new AtomicLong(3);

atomicLong2.addAndGet(5);

System.out.println("Value：" + atomicLong2.get());

}

④.getAndAdd()方法：先获取当前值再加上特定的值

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//4、先获取当前值再加上特定的值

AtomicLong atomicLong5 = new AtomicLong(10);

atomicLong5.getAndAdd(5);

System.out.println("Value：" + atomicLong5.get());

}

⑤.compareAndSet()方法：如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//5、如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。

AtomicLong atomicLong3 = new AtomicLong(10);

atomicLong3.compareAndSet(10,15);

System.out.println("Value：" + atomicLong3.get());

}

⑥.decrementAndGet()方法：以原子方式将当前值减 1,先减去1再获取值

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//6、以原子方式将当前值减 1,先减去1再获取值

AtomicLong atomicLong4 = new AtomicLong(10);

atomicLong4.decrementAndGet();

System.out.println("Value：" + atomicLong4.get());

}

⑦.getAndDecrement()方法：先获取当前值再减1

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//7、先获取当前值再减1

AtomicLong atomicLong6 = new AtomicLong();

atomicLong6.getAndDecrement();

System.out.println("Value：" + atomicLong6.get());

}

⑧.getAndIncrement()方法：先获取当前值再加1

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//8、先获取当前值再加1

AtomicLong atomicLong7 = new AtomicLong();

atomicLong7.getAndIncrement();

System.out.println("Value：" + atomicLong7.get());

}

⑨.incrementAndGet()方法：先加1再获取当前值

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//9、先加1再获取当前值

AtomicLong atomicLong9 = new AtomicLong();

atomicLong9.incrementAndGet();

System.out.println("Value：" + atomicLong9.get());

}

⑩.getAndSet()方法：先获取当前值再设置新的值

package chapter3.AtomicLongTest;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**

* @author czd

public class AtomicLongTest {

public static void main(String[] args) {

//10、先获取当前值再设置新的值

AtomicLong atomicLong8 = new AtomicLong();

atomicLong8.getAndSet(20);

System.out.println("Value：" + atomicLong8.get());

}

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一、AtomicLong介绍AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。在32位操作系统中，64位的long 和 double 变量由于会被JVM当作两个分离的32位来进行操作，所以不具有原子性。而使用AtomicLong能让long的操作保持原子型。二、AtomicLong的几个常用方法①.创建具有初始值 0 的新 AtomicLong。package chapter3.Atom...

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08-08

├─第一阶段

│ 源码+ppt.rar

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│ 高并发编程第一阶段07讲、策略模式在Thread和Runnable中的应用分析.mp4

│ 高并发编程第一阶段08讲、构造Thread对象你也许不知道的几件事.mp4

│ 高并发编程第一阶段09讲、多线程与JVM内存结构的关系，虚拟机栈实验.mp4

│ 高并发编程第一阶段10讲、Thread构造函数StackSize详细讲解.mp4

│ 高并发编程第一阶段11讲、Thread构造函数StackSize详细讲解-续.mp4

│ 高并发编程第一阶段12讲、Daemon线程的创建以及使用场景分析.mp4

│ 高并发编程第一阶段13讲、线程ID，优先级讲解.mp4

│ 高并发编程第一阶段14讲、Thread的join方法详细介绍，结合一个典型案例.mp4

│ 高并发编程第一阶段15讲、Thread中断Interrupt方法详细讲解.mp4

│ 高并发编程第一阶段16讲、采用优雅的方式结束线程生命周期.mp4

│ 高并发编程第一阶段17讲、Thread API综合实战，编写ThreadService实现暴力结束线程的综合实战.mp4

│ 高并发编程第一阶段18讲、数据同步的引入与Synchronized的简单介绍.mp4

│ 高并发编程第一阶段19讲、结合jconsole,jstack以及汇编指令认识synchronized关键字.mp4

│ 高并发编程第一阶段20讲、同步代码块以及同步方法之间的区别和关系.mp4

│ 高并发编程第一阶段21讲、通过实验分析This锁的存在.mp4

│ 高并发编程第一阶段22讲、通过实验分析Class锁的存在.mp4

│ 高并发编程第一阶段23讲、多线程死锁分析，案例介绍.mp4

│ 高并发编程第一阶段24讲、线程间通信快速入门，使用wait和notify进行线程间的数据通信.mp4

│ 高并发编程第一阶段25讲、多Produce多Consume之间的通讯导致出现程序假死的原因分析.mp4

│ 高并发编程第一阶段26讲、多线程下的生产者消费者模型，以及详细介绍notifyAll方法.mp4

│ 高并发编程第一阶段27讲、wait和sleep的本质区别是什么，深入分析（面试常见问题）.mp4

│ 高并发编程第一阶段28讲、线程生产者消费者的综合实战结合Java8语法.mp4

│ 高并发编程第一阶段29讲、如何实现一个自己的显式锁Lock精讲上.mp4

│ 高并发编程第一阶段30讲、如何实现一个自己的显式锁Lock精讲下（让锁具备超时功能）.mp4

│ 高并发编程第一阶段31讲、如何给你的应用程序注入钩子程序，Linux下演示.mp4

│ 高并发编程第一阶段32讲、如何捕获线程运行期间的异常.mp4

│ 高并发编程第一阶段33讲、ThreadGroup API介绍之一.mp4

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│ 高并发编程第一阶段38讲、给线程池增加自动扩充线程数量，以及闲时自动回收的功能.mp4

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│

├─第二阶段

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│ 高并发编程第二阶段03讲、介绍三种高效优雅的Singleto

JAVA AtomicLong 实现循环自增流水号

这一次，彻底搞懂Java并发包中的Atomic原子类 - 知乎

这一次，彻底搞懂Java并发包中的Atomic原子类 - 知乎切换模式写文章登录/注册这一次，彻底搞懂Java并发包中的Atomic原子类向si瑶雅思上岸！一、初始Atomic并发包从JDK1.5开始，Java在java.util.concurrent.atomic包下引入了一些Atomic相关的原子操作类，这些类避免使用加锁来实现同步，从而更加方便、高效的实现原子操作。atomic包下的所有类如下图所示：Atomic包下所有的原子类都只适用于单个元素，即只能保证一个基本数据类型、对象、或者数组的原子性。根据使用范围，可以将这些类分为四种类型，分别为原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用、原子更新属性。1.原子更新基本类型atomic包下原子更新基本数据类型包括AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean三个类，分别提供了原子更新整数类型、原子更新长整数类型和原子更新布尔类型的功能。这里，我们以AtomicInteger为例来学习如何使用。AtomicInteger中提供了很多方法供我们调用，如：// 获取当前值，然后自加，相当于i++

getAndIncrement()

// 获取当前值，然后自减，相当于i--

getAndDecrement()

// 自加1后并返回，相当于++i

incrementAndGet()

// 自减1后并返回，相当于--i

decrementAndGet()

// 获取当前值，并加上预期值

getAndAdd(int delta)

// 获取当前值，并设置新值

int getAndSet(int newValue)

// ...需要注意的是这些方法都是原子操作，在多线程下也能够保证原子性以incrementAndGet方法为例：AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();

private int index;

public void increase() throws InterruptedException {

new Thread(() -> {

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

index = atomicInteger.incrementAndGet();

}

}).start();

new Thread(() -> {

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

index = atomicInteger.incrementAndGet();

}

}).start();

Thread.sleep(1000);

System.out.println("-----" + index); // 输出结果20000

}在increase方法中开启了两个线程并使用AtomicInteger对index进行自增操作，每次的输出结果都为20000.2.原子更新引用类型基本类型的原子类只能更新一个变量，如果需要原子更新多个变量，则需要使用引用类型原子类。引用类型的原子类包括AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference三个。AtomicReference 引用原子类AtomicStampedReference 原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于解决原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用 CAS 进行原子更新时可能出现的 ABA 问题。（关于CAS及ABA问题后文详细分析）AtomicMarkableReference 原子更新带有标记的引用类型。该类将 boolean 标记与引用关联起来。接下来以AtomicReference为例来分析，首先看下AtomicReference的类结构：public class AtomicReference implements java.io.Serializable {

public final V get() {

return value;

}

public final void set(V newValue) {

value = newValue;

}

public final boolean compareAndSet(V expectedValue, V newValue) {

return VALUE.compareAndSet(this, expectedValue, newValue);

}

// ...省略其他

}可以看到AtomicReference是一个泛型类，内部设置及更新引用类型数据的方法。以compareAndSet方法为例来看如何使用。public class Book {

public String name;

public int price;

public Book(String name, int price) {

this.name = name;

this.price = price;

}

AtomicReference atomicReference = new AtomicReference<>();

Book book1 = new Book("三国演义", 42);

atomicReference.set(book1);

Book book2 = new Book("水浒传", 40);

atomicReference.compareAndSet(book1, book2);

System.out.println("Book name is " + atomicReference.get().name + ",价格是" + atomicReference.get().price);输出结果为：Book name is 水浒传,价格是40上述代码首先将book1关联AtomicReference，接着又实例化了book2。调用compareAndSet方法传入book1和book2两个参数，通过CAS更新book。首先判断期望的是不是book1，如果是则更新为book2.否则继续自旋知道更新成功。3.原子更新数组这里原子更新数组并不是对数组本身的原子操作，而是对数组中的元素。主要包括3个类：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray及AtomicReferenceArray，分别表示原子更新整数数组的元素、原子更新长整数数组的元素以及原子更新引用类型数组的元素。我们以AtomicIntegerArray为例来看：public class AtomicIntegerArray implements java.io.Serializable {

// final类型的int数组

private final int[] array;

// 获取数组中第i个元素

public final int get(int i) {

return (int)AA.getVolatile(array, i);

}

// 设置数组中第i个元素

public final void set(int i, int newValue) {

AA.setVolatile(array, i, newValue);

}

// CAS更改第i个元素

public final boolean compareAndSet(int i, int expectedValue, int newValue) {

return AA.compareAndSet(array, i, expectedValue, newValue);

}

// 获取第i个元素，并加1

public final int getAndIncrement(int i) {

return (int)AA.getAndAdd(array, i, 1);

}

// 获取第i个元素并减1

public final int getAndDecrement(int i) {

return (int)AA.getAndAdd(array, i, -1);

}

// 对数组第i个元素加1后再获取

public final int incrementAndGet(int i) {

return (int)AA.getAndAdd(array, i, 1) + 1;

}

// 对数组第i个元素减1后再获取

public final int decrementAndGet(int i) {

return (int)AA.getAndAdd(array, i, -1) - 1;

}

// ... 省略

}可以看到，在AtomicIntegerArray内部维护了一个final修饰的int数组，且类中所有的操作都是针对数组元素的操作。同时，这些方法都是原子操作，可以保证多线程下数据的安全性。4.原子更新对象属性如果直选哟更新某个对象中的某个字段，可以使用更新对象字段的原子类。包括三个类，AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater以及AtomicReferenceFieldUpdater。需要注意的是这些类的使用需要满足以下条件才可。被操作的字段不能是static类型；被操纵的字段不能是final类型；被操作的字段必须是volatile修饰的；属性必须对于当前的Updater所在区域是可见的。下面以AtomicIntegerFieldUpdater为例，结合前例中的Book类来更新Book的价格，注意将price用volatile修饰。public class Book {

public String name;

public volatile int price;

public Book(String name, int price) {

this.name = name;

this.price = price;

}

AtomicIntegerFieldUpdater updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Book.class, "price");

Book book = new Book("三国演义", 42);

updater.set(book, 50);

System.out.println( "更新后的价格是" + updater.get(book));输出结果如下：更新后的价格是50实例化一个Book，价格为42，通过AtomicIntegerFieldUpdater可以将价格修改为50。二、CAS前文中已经提到Atomic包下的类是无锁操作，无锁的实现就得益于CAS。在前几篇文章中CAS的概念都有提及。那么这里我们就来详细的认识一下什么是CAS。CAS是Compare And Swap的简称，即比较并交换的意思。CAS是一种无锁算法，其算法思想如下：CAS的函数公式：compareAndSwap(V,E,N)；其中V表示要更新的变量，E表示预期值，N表示期望更新的值。调用compareAndSwap函数来更新变量V，如果V的值等于期望值E，那么将其更新为N，如果V的值不等于期望值E，则说明有其它线程跟新了这个变量，此时不会执行更新操作，而是重新读取该变量的值再次尝试调用compareAndSwap来更新。可见CAS其实存在一个循环的过程，如果有多个线程在同时修改这一个变量V，在修改之前会先拿到这个变量的值，再和变量对比看是否相等，如果相等，则说明没有其它线程修改这个变量，自己更新变量即可。如果发现要修改的变量和期望值不一样，则说明再读取变量V的值后，有其它线程对变量V做了修改，那么，放弃本次更新，重新读变量V的值，并再次尝试修改，直到修改成功为止。这个循环过程一般也称作自旋，CAS操作的整个过程如下图所示：2.CAS存在的缺点虽然通过CAS可以实现无锁同步，但是CAS也有其局限性和问题所在。（1）只能保证一个共享变量的原子性CAS不像synchronized和RetranLock一样可以保证一段代码和多个变量的同步。对于多个共享变量操作是CAS是无法保证的，这时候必须使用枷锁来是实现。（2）存在性能开销问题由于CAS是一个自旋操作，如果长时间的CAS不成功会给CPU带来很大的开销。（3）ABA问题因为CAS是通过检查值有没有发生改变来保证原子性的，假若一个变量V的值为A，线程1和线程2同时都读取到了这个变量的值A，此时线程1将V的值改为了B，然后又改回了A，期间线程2一直没有抢到CPU时间片。知道线程1将V的值改回A后线程2才得到执行。那么此时，线程2并不知道V的值曾经改变过。这个问题就被成为 ABA问题。ABA问题的解决其实也容易处理，即添加一个版本号，更次更新值同时也更新版本号即可。上文中提到的AtomicStampedReference就是用来解决ABA问题的。3.CPU对CAS的支持在操作系统中CAS是一种系统原语，原语由多条指令组成，且原语的执行是连续不可中断的。因此CAS实际上是一条CPU的原子指令，虽然看上去CAS是一个先比较再交换的操作，但实际上这个过程是由CPU保证了原子操作。4.CAS与Atomic原子类了解了CAS，我们就来看下Atomic包中的原子类是如何使用CAS实现原子操作的。我们以AtomicInteger为例来看.public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {

private static final jdk.internal.misc.Unsafe U = jdk.internal.misc.Unsafe.getUnsafe();

}

public final int getAndSet(int newValue) {

return U.getAndSetInt(this, VALUE, newValue);

}

public final int getAndIncrement() {

return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1);

}

public final int getAndDecrement() {

return U.getAndAddInt(this, VALUE, -1);

}

public final int getAndAdd(int delta) {

return U.getAndAddInt(this, VALUE, delta);

}

public final int incrementAndGet() {

return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1) + 1;

}

public final int decrementAndGet() {

return U.getAndAddInt(this, VALUE, -1) - 1;

}可以看到在AtomicInteger类中，所有的操作都是通过一个类型为Unsafe的成员变量来实现的。Unsafe类是位于sun.misc包下的一个类，这个类中提供了用于执行低级别、不安全的操作方法，其中就包括了CAS的能力。三、CAS的实现类–UnsafeUnsafe是一个神奇且鲜为人知的Java类，因为在平时开发中很少用到它。但是这个类中为我们提供了相当多的功能，它即可以让Java语言像C语言指针一样操作内存，同时还提供了CAS、内存屏障、线程调度、对象操作、数组操作等能力,如下图。下面就来简单的认识一下Unsafe类。1.获取Unsafe实例Unsafe类是一个单例，并且提供了一个getUnsafe的方法来获取Unsafe的实例。但是，这个方法只有在引导类加载器加载Unsafe类是调用才合法，否则会抛出一个SecurityException异常，如下：Exception in thread "main" java.lang.SecurityException: Unsafe

at jdk.unsupported/sun.misc.Unsafe.getUnsafe(Unsafe.java:99)

at atomic.AtomicDemo.increase(AtomicDemo.java:28)

at atomic.AtomicDemo.main(AtomicDemo.java:34)因此，想要获取Unsafe类的实例就需要另辟蹊径了。使用反射来获取Unsafe实例是一个比较好的方案，实现代码如下：try {

Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");

field.setAccessible(true);

Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}2.Unsafe类中的CASUnsafe类中与CAS相关的主要有以下几个方法// 第一个参数o为给定对象，offset为对象内存的偏移量，通过这个偏移量迅速定位字段并设置或获取该字段的值，expected表示期望值，x表示要设置的值，下面3个方法都通过CAS原子指令执行操作。

public final native boolean compareAndSetInt(Object o,long offset,int expected,int x);

public final native boolean compareAndSetObject(Object o, long offset,Object expected,Object x);

public final native boolean compareAndSetLong(Object o, long offset,long expected,long x);可以看到，这些方法都是native方法，调用的底层代码实现。在JDK1.8中还引入了getAndAddInt、getAndAddLong、getAndSetInt、getAndSetLong、getAndSetObject等方法来支持不同类型CAS操作。而AtomicInteger中也正是使用了这里的方法才实现的CAS操作。3.线程调度相关在Unsafe中提供了线程挂起、恢复及锁机制相关的方法。//取消阻塞线程

public native void unpark(Object thread);

//阻塞线程

public native void park(boolean isAbsolute, long time);

//获得对象锁（可重入锁）

@Deprecated

public native void monitorEnter(Object o);

//释放对象锁

@Deprecated

public native void monitorExit(Object o);

//尝试获取对象锁

@Deprecated

public native boolean tryMonitorEnter(Object o);在上篇文章讲解RetranLock与AQS时涉及到线程挂起的操作其实也是调用的Unsafe的park方法。// LockSupport

private static final Unsafe U = Unsafe.getUnsafe();

public static void park(Object blocker) {

Thread t = Thread.currentThread();

setBlocker(t, blocker);

U.park(false, 0L);

setBlocker(t, null);

}4.### 对象操作Unsafe还提供了对象实例化及操作对象属性相关的方法//返回对象成员属性在内存地址相对于此对象的内存地址的偏移量

public native long objectFieldOffset(Field f);

//获得给定对象的指定地址偏移量的值，与此类似操作还有：getInt，getDouble，getLong，getChar等

public native Object getObject(Object o, long offset);

//给定对象的指定地址偏移量设值，与此类似操作还有：putInt，putDouble，putLong，putChar等

public native void putObject(Object o, long offset, Object x);

//从对象的指定偏移量处获取变量的引用，使用volatile的加载语义

public native Object getObjectVolatile(Object o, long offset);

//存储变量的引用到对象的指定的偏移量处，使用volatile的存储语义

public native void putObjectVolatile(Object o, long offset, Object x);

//有序、延迟版本的putObjectVolatile方法，不保证值的改变被其他线程立即看到。只有在field被volatile修饰符修饰时有效

public native void putOrderedObject(Object o, long offset, Object x);

//绕过构造方法、初始化代码来创建对象

public native Object allocateInstance(Class cls) throws InstantiationException;Unsafe中提供的allocateInstance方法可以绕过对象的构造方法直接创建对象，Gson解析json反序列化对象时就有用到这个方法。// 来自Gson#UnsafeAllocator

public abstract T newInstance(Class var1) throws Exception;

public static UnsafeAllocator create() {

try {

Class unsafeClass = Class.forName("sun.misc.Unsafe");

Field f = unsafeClass.getDeclaredField("theUnsafe");

f.setAccessible(true);

final Object unsafe = f.get((Object)null);

final Method allocateInstance = unsafeClass.getMethod("allocateInstance", Class.class);

return new UnsafeAllocator() {

public T newInstance(Class c) throws Exception {

assertInstantiable(c);

return allocateInstance.invoke(unsafe, c);

}

};

} catch (Exception var6) {

// ...省略异常处理

}

}关于Gson使用allocateInstance实例化对象的详细过程可以可以参考《一个非静态内部类引起的空指针》5.### Unsafe的其它功能除了CAS、线程调度、对象相关的功能外，Unsafe还提供了内存操作，可以实现堆外内存的分配。提供的数组相关的方法来定位数组中每个元素在内存中的位置，等等…由于不是本篇文章的重点，这里就不一一介绍了。感兴趣的可以自行查阅。最后来自小编的福利小编整理了一份大厂真题的面试资料，以及2021最新Java核心技术整理的资料集锦，需要领取的小伙伴可以私聊关注我免费领取，编程的世界永远向所有热爱编程的人开放，这是一个自由，平等，共享的世界，我始终是这样坚信的。喜欢小编的分享可以点赞关注哦，小编持续为你分享最新文章和福利领取哦发布于 2021-07-08 21:59Java多线程Thread（通讯标准）赞同 8添加评论分享喜欢收藏申请

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Java的java.util.concurrent包除了提供底层锁、并发集合外，还提供了一组原子操作的封装类，它们位于java.util.concurrent.atomic包。

我们以AtomicInteger为例，它提供的主要操作有：

增加值并返回新值：int addAndGet(int delta)

加1后返回新值：int incrementAndGet()

获取当前值：int get()

用CAS方式设置：int compareAndSet(int expect, int update)

Atomic类是通过无锁（lock-free）的方式实现的线程安全（thread-safe）访问。它的主要原理是利用了CAS：Compare and Set。

如果我们自己通过CAS编写incrementAndGet()，它大概长这样：

public int incrementAndGet(AtomicInteger var) {

int prev, next;

do {

prev = var.get();

next = prev + 1;

} while ( ! var.compareAndSet(prev, next));

return next;

}

CAS是指，在这个操作中，如果AtomicInteger的当前值是prev，那么就更新为next，返回true。如果AtomicInteger的当前值不是prev，就什么也不干，返回false。通过CAS操作并配合do ... while循环，即使其他线程修改了AtomicInteger的值，最终的结果也是正确的。

我们利用AtomicLong可以编写一个多线程安全的全局唯一ID生成器：

class IdGenerator {

AtomicLong var = new AtomicLong(0);

public long getNextId() {

return var.incrementAndGet();

}

通常情况下，我们并不需要直接用do ... while循环调用compareAndSet实现复杂的并发操作，而是用incrementAndGet()这样的封装好的方法，因此，使用起来非常简单。

在高度竞争的情况下，还可以使用Java 8提供的LongAdder和LongAccumulator。

小结

使用java.util.concurrent.atomic提供的原子操作可以简化多线程编程：

原子操作实现了无锁的线程安全；

适用于计数器，累加器等。

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原子变量类深度剖析 AtomicLong CAS longadder - 知乎

原子变量类深度剖析 AtomicLong CAS longadder - 知乎首发于线程和并发切换模式写文章登录/注册原子变量类深度剖析 AtomicLong CAS longadder享受生活参考：《java编程之美》看这篇文章前最好了解过CAS，可阅读java并发原子性 CAS原理模拟CAS的实现 CAS的三大问题其实看懂上面这篇文章后基本上自己看源码就ok了。但还是在这里剖析一下。原子变量类是指在java.util.concurrent.atomic这个包里的几个类，比如AtomicBoolean，AtomicInteger这些类，这些类都是使用非阻塞算法CAS实现的。相比于使用锁实现原子性操作这在性能上有很大的提高。这里介绍automiclong类，其他的原理都类似。这里为了防止大家一点都没接触过，不知道这个类有啥用，来看java并发原子性 CAS原理模拟CAS的实现 CAS的三大问题这个链接的前面的代码，体现出了使用原子类和不使用原子类的区别，就不copy过来了。就关键的就是它保证了读取-修改-写入的原子性，它内部也使用了volatile来保证内存的可见性。这就充分地保证了线程的安全。来看源码： private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();//获取unsafe类实例，cas的文章中已经对unsafe类进行了比较详细的讲解。unsafe类就是提供原子性cas的最底层的类了。原子变量类就是使用unsafe进行CAS操作实现原子性的，而原子变量类是在rt.jar包下，也就是说它的直接类加载器就是bootstrap，所以可以直接使用unsafe类。 private static final long valueOffset;//存放value的偏移量，前面讲unsafe类的时候发现，里面很多方法都是传入偏移量进行内存求值的，所以这里有个偏移量。static final boolean VM_SUPPORTS_LONG_CAS = VMSupportsCS8(); private static native boolean VMSupportsCS8();//判断JVM是否支持long类型无锁CASstatic { try { valueOffset = unsafe.objectFieldOffset (AtomicLong.class.getDeclaredField("value")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } }//获取value在AtomicLong这个类中的偏移量 private volatile long value;//实际的变量值下面来看常用到的主要函数： public final long incrementAndGet() { return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L; }//使用unsafe类实例，原子性设置value值为原始值+1，返回值为递增后的值，也就是++1. public final long getAndIncrement() { return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L); }//先获得原值，然后加一，返回值为原值，也就是1++；然后我们联系一下前面讲的unsafe类的compareandset方法，其实就是在那个原型上进行修改，把update变为expect+1而已，你自己都会写。。这里从我原文链接复制过来：然后自己理会。public final long getAndSetLong(Object obj,long offset,long update){

long l;

do{

l=getIntvolatile(obj,offset);

}while(!compareAndSwaplong(obj,offset,l,update));

}所以，基本上如果前面把CAS真正看懂了的话，感觉自己就能写出这些原子变量类了。使用atomiclong时，在高并发下大量线程会同时去竞争更新同一个原子变量，但是由于同时只有一个线程的CAS会成功，这就造成了大量线程竞争失败后，会通过无限循环不断尝试自旋尝试CAS操作，而这就会白白浪费了cpu资源。所以就有了longadder的存在。我理解了一波，我觉得longadder的思想就是：比如一个原子变量value，然后有三个cell类，类里面也有value，初始值为0。当低并发情况下直接操作原子变量value，当高并发情况下，就操作3个cell类的value，这样就变成了竞争三个资源，比竞争一个资源要好。然后当要取出value的时候，再把原子变量value和3个cell类里面的value加起来返回。当一个线程对一个cell类的valueCAS不成功的时候，可以去CAS另一个cell类的value。相当于一个任务分成三个任务干，最后再累加起来。这里就不再对源码进行分析了，有点太深了，浅的东西还没学完，到需要的时候再来学这个高级类的源码，现在大概掌握思想先吧。发布于 2018-11-17 23:47高并发Java线程安全赞同 3添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录线程

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java AtomicLong原理解析

摘自

http://www.tuicool.com/articles/zuui6z

乐观锁与悲观锁

独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，它假设最坏的情况，并且只有在确保其它线程不会造成干扰的情况下执行，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。而另一个更加有效的锁就是乐观锁。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

volatile的问题

与锁相比，volatile变量是一和更轻量级的同步机制，因为在使用这些变量时不会发生上下文切换和线程调度等操作，但是volatile变量也存在一些局限：不能用于构建原子的复合操作，因此当一个变量依赖旧值时就不能使用volatile变量。（参考：谈谈volatiile）

Java中的原子操作( atomic operations)

原子操作指的是在一步之内就完成而且不能被中断。原子操作在多线程环境中是线程安全的，无需考虑同步的问题。在java中，下列操作是原子操作：

all assignments of primitive types except for long and double

all assignments of references

all operations of java.concurrent.Atomic* classes

all assignments to volatile longs and doubles

问题来了，为什么long型赋值不是原子操作呢？例如：

long foo = 65465498L;

实时上java会分两步写入这个long变量，先写32位，再写后32位。这样就线程不安全了。如果改成下面的就线程安全了：

private volatile long foo;

因为volatile内部已经做了synchronized.

CAS无锁算法

要实现无锁（lock-free）的非阻塞算法有多种实现方法，其中 CAS（比较与交换，Compare and swap）是一种有名的无锁算法。CAS, CPU指令，在大多数处理器架构，包括IA32、Space中采用的都是CAS指令，CAS的语义是“我认为V的值应该为A，如果是，那么将V的值更新为B，否则不修改并告诉V的值实际为多少”，CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。CAS无锁算法的C实现如下：

int compare_and_swap (int* reg, int oldval, int newval)

{

ATOMIC();

int old_reg_val = *reg;

if (old_reg_val == oldval)

*reg = newval;

END_ATOMIC();

return old_reg_val;

}

CAS（乐观锁算法）的基本假设前提

CAS比较与交换的伪代码可以表示为：

do{ 备份旧数据；基于旧数据构造新数据； }while(!CAS( 内存地址，备份的旧数据，新数据 ))

就是指当两者进行比较时，如果相等，则证明共享数据没有被修改，替换成新值，然后继续往下运行；如果不相等，说明共享数据已经被修改，放弃已经所做的操作，然后重新执行刚才的操作。容易看出 CAS 操作是基于共享数据不会被修改的假设，采用了类似于数据库的 commit-retry 的模式。当同步冲突出现的机会很少时，这种假设能带来较大的性能提升。

JVM对CAS的支持：AtomicInt, AtomicLong.incrementAndGet()

/**

* Atomically increments by one the current value.

* @return the previous value

private volatile long value //value设置为volatile变量，目的是每次变量的值变更时，其他线程再取该值时，始终为内存中最新的值

public final long getAndIncrement() {　　　　//不加锁，当设置失败时，利用死循环，再次尝试，直至设置成功

while (true) {

long current = get();

long next = current + 1;　　　　　　 //调用compareAndSet方法

if (compareAndSet(current, next))

return current;

}

} /**

* Atomically sets the value to the given updated value

* if the current value {@code ==} the expected value.

* @param expect the expected value

* @param update the new value

* @return true if successful. False return indicates that

* the actual value was not equal to the expected value.

public final boolean compareAndSet(long expect, long update) {　　　　//valueOffSet为内存中的值，expect的值为旧的预期值，该线程执行getAndIncrement()函数时，通过get()获取的当时的变量值　　　 //update=expect+1　　　 // 只有valueOffset=expect时才会把变量的值设置为update，设置成功返回true，否则返回false

　　　return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update); }

二、ABA问题

比如说一个线程one从内存位置V中取出A，这时候另一个线程two也从内存中取出A，并且two进行了一些操作变成了B，然后two又将V位置的数据变成A，这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A，然后one操作成功。尽管线程one的CAS操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的。如果链表的头在变化了两次后恢复了原值，但是不代表链表就没有变化。因此前面提到的原子操作AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference就很有用了。这允许一对变化的元素进行原子操作。

posted @

2015-11-04 16:21

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