本篇內(nèi)容介紹了“高級(jí)并發(fā)編程系列之什么是原子類”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

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1.考考你

相信作為資深程序員的你，對(duì)于AtomicInteger這樣的類，即以Atomic開(kāi)始的類一定不會(huì)感到陌生。我們?cè)诜春芏嗫蚣茉创a、或者第三方組件都會(huì)經(jīng)常看到它們，如影隨形。

那么問(wèn)題來(lái)了，像Atomicxxx這樣的類，到底是什么意思呢？從字面意思比較好理解，Atomic即原子性，那么Atomicxxx即原子類。講到這里，你一定還記得我們說(shuō)過(guò)線程安全的三個(gè)基本要素，我們一起來(lái)回顧一下：可見(jiàn)性、原子性、有序性。原子類的原子性，講的就是這個(gè)原子性，于是你可以先記住一個(gè)結(jié)論：原子類，它是線程安全的類。

到這里有朋友可能會(huì)提出質(zhì)疑：你說(shuō)線程安全，就線程安全嗎？我不服，你沒(méi)有講清楚。我不聽(tīng)，我不聽(tīng)......好吧，看官們莫急，且聽(tīng)我一步一步分析，娓娓道來(lái)，話說(shuō)......

#考考你：
1.你真的理解原子類的核心思想嗎
2.你在你的項(xiàng)目中，有直接用到過(guò)原子類嗎

2.案例

2.1.自增操作案例

2.1.1.普通變量版本

案例描述：

• 定義一個(gè)普通的int型變量value，初始值為：0

• 開(kāi)啟兩個(gè)線程thread_1，thread_2并行執(zhí)行value++操作

• 每個(gè)線程執(zhí)行 5000次，預(yù)期執(zhí)行結(jié)果： 2 * 5000 = 10000次

• 通過(guò)觀察最終執(zhí)行結(jié)果，是否等于預(yù)期10000次

• 結(jié)果不相等，說(shuō)明線程不安全，原因是：value++操作不是一個(gè)原子性操作

package com.anan.edu.common.newthread.atomic;

/**
 * 普通 int變量 ++ 操作，非原子性，線程不安全
 *
 * @author ThinkPad
 * @version 1.0
 * @date 2020/11/29 8:27
 */
public class CommonIntDemo {

    /**
     * 普通成員變量
     */
    private int value = 0;

    public  void addValue(){
        value++;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1.創(chuàng)建CommonIntDemo對(duì)象
        CommonIntDemo demo = new CommonIntDemo();

        // 2.創(chuàng)建2兩個(gè)線程，每個(gè)線程調(diào)用方法addValue 5000次
        // 預(yù)期value值結(jié)果等于：2 * 5000 = 10000
        int loopEnd = 5000;
        Thread thread_1 = new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
                demo.addValue();
            }
        }, "thread_1");

        Thread thread_2 = new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
                demo.addValue();
            }
        }, "thread_2");

        // 3.啟動(dòng)執(zhí)行線程
        thread_1.start();
        thread_2.start();

        // 4.主線程等待子線程執(zhí)行完成，打印value值
        thread_1.join();
        thread_2.join();

        System.out.println("int型成員變量value最終結(jié)果：" + demo.value);
    }
}

執(zhí)行結(jié)果分析：

2.1.2.AtomicInteger版本

案例描述：

• 定義一個(gè)AtomicInteger變量value，初始值為：0

• 開(kāi)啟兩個(gè)線程thread_1，thread_2并行執(zhí)行value.incrementAndGet()操作

• 每個(gè)線程執(zhí)行 5000次，預(yù)期執(zhí)行結(jié)果： 2 * 5000 = 10000次

• 通過(guò)觀察最終執(zhí)行結(jié)果，是否等于預(yù)期10000次

• 結(jié)果相等，說(shuō)明線程安全，原因是：原子類同時(shí)滿足了可見(jiàn)性、與原子性

package com.anan.edu.common.newthread.atomic;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * 原子類AtomicInteger，實(shí)現(xiàn)自增操作，線程安全
 *
 * @author ThinkPad
 * @version 1.0
 * @date 2020/11/29 8:27
 */
public class AtomicIntegerDemo {

    /**
     * AtomicInteger成員變量
     */
    private AtomicInteger value = new AtomicInteger(0);

    public  void addValue(){
        value.incrementAndGet();
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1.創(chuàng)建AtomicIntegerDemo對(duì)象
        AtomicIntegerDemo demo = new AtomicIntegerDemo();

        // 2.創(chuàng)建2兩個(gè)線程，每個(gè)線程調(diào)用方法addValue 5000次
        // 預(yù)期value值結(jié)果等于：2 * 5000 = 10000
        int loopEnd = 5000;
        Thread thread_1 = new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
                demo.addValue();
            }
        }, "thread_1");

        Thread thread_2 = new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
                demo.addValue();
            }
        }, "thread_2");

        // 3.啟動(dòng)執(zhí)行線程
        thread_1.start();
        thread_2.start();

        // 4.主線程等待子線程執(zhí)行完成，打印value值
        thread_1.join();
        thread_2.join();

        System.out.println("AtomicInteger型成員變量value最終結(jié)果：" + demo.value);
    }
}

執(zhí)行結(jié)果分析：

2.2.原子類底層原理分析

2.2.1.再次分析線程安全核心思想

通過(guò)比較普通類型int型變量自增操作，與原子型AtomicInteger型變量自增操作。我們看到應(yīng)用層代碼幾乎沒(méi)有差異，僅僅是通過(guò)AtomicInteger替換int實(shí)現(xiàn)自增操作，即保證了線程安全。那么AtomicInteger它是如何做到的呢？

要分析清楚AtomicInteger底層原理，還需要回到我們說(shuō)過(guò)的線程安全基本要素：可見(jiàn)性、原子性、有序性。就是說(shuō)不管通過(guò)什么手段，要實(shí)現(xiàn)線程安全，一定要滿足這三個(gè)基本要素，換句話說(shuō)，滿足了三個(gè)基本要素，也即實(shí)現(xiàn)了線程安全。

那么我們就從這三個(gè)要素開(kāi)始分析。首先看最容易理解的有序性，你還記得什么是有序性嗎？它是說(shuō)線程內(nèi)有序，線程之間無(wú)序。有序性比較好理解，我們就不過(guò)多解釋了。

再來(lái)看可見(jiàn)性，同樣你還記得什么是可見(jiàn)性嗎？我們知道jmm內(nèi)存模型，每個(gè)線程都有自己的私人空間（工作內(nèi)存），所有線程共享公共空間（主內(nèi)存）。那么如果要保證某個(gè)變量在線程間的可見(jiàn)性，即當(dāng)線程A操作該變量后，需要同步將變量值從私人空間同步到公共空間：工作內(nèi)存--->主內(nèi)存；同理其它線程在操作變量前，需要從公共空間將變量值同步到私人空間：主內(nèi)存--->工作內(nèi)存。java編程語(yǔ)法上給我們提供了一個(gè)關(guān)鍵字：volatile。用于實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)性。你可能還需要下面這個(gè)圖：

最后再來(lái)看原子性，原子性你應(yīng)該還記得，我們上一篇：高級(jí)并發(fā)編程系列十二（一文搞懂cas）剛剛分享過(guò)。cas本質(zhì)上是不到黃河心不死，什么意思呢？即是不釋放cpu，循環(huán)操作，直到操作成功為止。我們是這么解釋的，你也應(yīng)該還記得對(duì)吧。而且我們還說(shuō)過(guò)對(duì)于cas，它的操作原理是三個(gè)值：內(nèi)存值A(chǔ)、期望值B、更新值C。每次操作都會(huì)比較內(nèi)存值A(chǔ)，是否等于期望值B、如果等于則將內(nèi)存值更新成值C，操作成功；如果內(nèi)存值A(chǔ)，不等于期望值B，則操作失敗，進(jìn)行下一次循環(huán)操作。你可能還需要下面這個(gè)圖：

好了到這里，我們可以一起來(lái)看AtomicInteger的源碼了?？纯词欠駶M足我們說(shuō)的可見(jiàn)性、原子性。進(jìn)一步分析清楚AtomicInteger類線程安全的實(shí)現(xiàn)原理。下面我們通過(guò)截圖+文字描述的方式，方便你理解。

2.2.2.AtomicInteger類聲明

先來(lái)看AtomicInteger類的聲明，這一塊對(duì)于不熟悉的朋友可能比較難看懂，我們先截圖看一下。

2.2.3.方法incrementAndGet分析

通過(guò)類聲明部分源碼，我們看到線程安全的可見(jiàn)性，通過(guò)volatile關(guān)鍵字修飾value成員變量，已經(jīng)有了保障。那么原子性，又是如何保障的呢？答案是通過(guò)Unsafe工具類，進(jìn)行cas操作來(lái)保障的?？磮D：

2.3.juc原子類分類

相信通過(guò)上面的分析，你已經(jīng)理解了原子類線程安全的底層實(shí)現(xiàn)原理，如果你理解起來(lái)稍微還有點(diǎn)難度，我建議你多看兩遍。對(duì)于一個(gè)程序員來(lái)說(shuō)，我們不應(yīng)該只會(huì)用用框架，底層思想和原理才是內(nèi)功。

那么關(guān)于原子類的底層分析，我們暫時(shí)放一放，下面我們一起來(lái)看一下juc包中提供的常見(jiàn)原子能力工具類。它們每一個(gè)的底層原理，都在上面分析過(guò)了，我就不再逐一分析了，只是簡(jiǎn)單的列舉出來(lái)，如果你感興趣的話，可以找一兩個(gè)按照我上面的分析思路，自己分析一下，應(yīng)該會(huì)有意想不到的驚喜！

• 基本原子類，代表：AtomicInteger、AtomicLong

• 數(shù)組原子類，代表：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray

• 引用原子類，代表：AtomicReference<V>。關(guān)于引用原子類，稍微加一句：它可以把一個(gè)普通對(duì)象，包裝成具有原子能力的對(duì)象

• 提供升級(jí)能力原子類，代表：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater

• 累加器原子類，代表：LongAdder。關(guān)于累加器，稍微多加一句：它是jdk1.8開(kāi)始后新加入的小伙伴，性能比起AtomicLong來(lái)說(shuō)杠杠的。

“高級(jí)并發(fā)編程系列之什么是原子類”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！

當(dāng)前文章：高級(jí)并發(fā)編程系列之什么是原子類
文章鏈接：http://aaarwkj.com/article38/iijjpp.html

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