JDK 中 Atomic 开头的类实现原子性的原理是什么？

最新推荐文章于 2023-05-02 22:37:38 发布

ConstXiong

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文章标签： Atomic原理和使用

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JDK 中 Atomic 开头的类实现原子性的原理是什么？

JDK Atomic开头的类，是通过 CAS 原理解决并发情况下原子性问题。
CAS 包含 3 个参数，CAS(V, E, N)。V 表示需要更新的变量，E 表示变量当前期望值，N 表示更新为的值。只有当变量 V 的值等于 E 时，变量 V 的值才会被更新为 N。如果变量 V 的值不等于 E ，说明变量 V 的值已经被更新过，当前线程什么也不做，返回更新失败。
当多个线程同时使用 CAS 更新一个变量时，只有一个线程可以更新成功，其他都失败。失败的线程不会被挂起，可以继续重试 CAS，也可以放弃操作。
CAS 操作的原子性是通过 CPU 单条指令完成而保障的。JDK 中是通过 Unsafe 类中的 API 完成的。
在并发量很高的情况，会有大量 CAS 更新失败，所以需要慎用。

未使用原子类，测试代码

package constxiong.interview;

/**
 * JDK 原子类测试
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-06-11 11:22:01
 */
public class TestAtomic {

	private int count = 0;
	
	public int getAndIncrement() {
		return count++;
	}
	
//	private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
//	
//	public int getAndIncrement() {
//		return count.getAndIncrement();
//	}
	
	public static void main(String[] args) {
		final TestAtomic test = new TestAtomic();
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			new Thread(){
				@Override
				public void run() {
					for (int j = 0; j < 10; j++) {
						try {
							Thread.sleep(100);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取递增值：" + test.getAndIncrement());
					}
				}
			}.start();
		}
	}
	
	
}

打印结果中，包含重复值

Thread-0 获取递增值：1
Thread-2 获取递增值：2
Thread-1 获取递增值：0
Thread-0 获取递增值：3
Thread-2 获取递增值：3
Thread-1 获取递增值：3
Thread-2 获取递增值：4
Thread-0 获取递增值：5
Thread-1 获取递增值：5
Thread-1 获取递增值：6
Thread-2 获取递增值：8
Thread-0 获取递增值：7
Thread-1 获取递增值：9
Thread-0 获取递增值：10
Thread-2 获取递增值：10
Thread-0 获取递增值：11
Thread-2 获取递增值：13
Thread-1 获取递增值：12
Thread-1 获取递增值：14
Thread-0 获取递增值：14
Thread-2 获取递增值：14
Thread-1 获取递增值：15
Thread-2 获取递增值：15
Thread-0 获取递增值：16
Thread-1 获取递增值：17
Thread-0 获取递增值：19
Thread-2 获取递增值：18
Thread-0 获取递增值：20
Thread-1 获取递增值：21
Thread-2 获取递增值：22

测试代码修改为原子类

package constxiong.interview;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * JDK 原子类测试
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-06-11 11:22:01
 */
public class TestAtomic {

//	private int count = 0;
//	
//	public int getAndIncrement() {
//		return count++;
//	}
	
	private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
	
	public int getAndIncrement() {
		return count.getAndIncrement();
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		final TestAtomic test = new TestAtomic();
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			new Thread(){
				@Override
				public void run() {
					for (int j = 0; j < 10; j++) {
						try {
							Thread.sleep(100);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取递增值：" + test.getAndIncrement());
					}
				}
			}.start();
		}
	}
	
	
}

打印结果中，不包含重复值

Thread-0 获取递增值：1
Thread-2 获取递增值：2
Thread-1 获取递增值：0
Thread-0 获取递增值：3
Thread-1 获取递增值：4
Thread-2 获取递增值：5
Thread-0 获取递增值：6
Thread-1 获取递增值：7
Thread-2 获取递增值：8
Thread-0 获取递增值：9
Thread-2 获取递增值：10
Thread-1 获取递增值：11
Thread-0 获取递增值：12
Thread-1 获取递增值：13
Thread-2 获取递增值：14
Thread-0 获取递增值：15
Thread-1 获取递增值：16
Thread-2 获取递增值：17
Thread-0 获取递增值：18
Thread-1 获取递增值：19
Thread-2 获取递增值：20
Thread-0 获取递增值：21
Thread-2 获取递增值：23
Thread-1 获取递增值：22
Thread-0 获取递增值：24
Thread-1 获取递增值：25
Thread-2 获取递增值：26
Thread-0 获取递增值：27
Thread-2 获取递增值：28
Thread-1 获取递增值：29

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