盘点JAVA中基于CAS实现的原子类, 你知道哪些？

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AtomicInteger的value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。

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