對于簡單的原子性問題，還有一種無鎖方案，先看看如何利用原子類解決累加器問題。

public class Test {AtomicLong count = new AtomicLong(0);public void add10K() {int idx = 0;while(idx++ < 10000) {count.getAndIncrement();}}}

無鎖方案相對互斥鎖方案，最大的好處就是性能。

無鎖方案的實現原理

其實原子類性能高的秘密很簡單，硬件支持而已。CPU 為了解決并發問題，提供了 CAS 指令（CAS，全稱是 Compare And Swap，即“比較并交換”）。CAS 指令包含 3 個參數：共享變量的內存地址 A、用于比較的值 B 和共享變量的新值 C；并且只有當內存中地址 A 處的值等于 B 時，才能將內存中地址 A 處的值更新為新值 C。作為一條 CPU 指令，CAS 指令本身是能夠保證原子性的。

你可以通過下面 CAS 指令的模擬代碼來理解 CAS 的工作原理。在下面的模擬程序中有兩個參數，一個是期望值 expect，另一個是需要寫入的新值 newValue，只有當目前 count的值和期望值 expect 相等時，才會將 count 更新為 newValue。

class SimulatedCAS{int count；public synchronized int cas(int expect, int newValue){// 讀目前 count 的值int curValue = count;// 比較目前 count 值是否 == 期望值if(curValue == expect){// 如果是，則更新 count 的值count = newValue;}// 返回寫入前的值return curValue;}}

使用 CAS 來解決并發問題，一般都會伴隨著自旋，而所謂自旋，其實就是循環嘗試。

class SimulatedCAS{volatile int count;// 實現 count+=1public void addOne(){do {newValue = count+1; //①}while(count != cas(count,newValue) //②}// 模擬實現 CAS，僅用來幫助理解public synchronized int cas(int expect, int newValue){// 讀目前 count 的值int curValue = count;// 比較目前 count 值是否 == 期望值if(curValue == expect){// 如果是，則更新 count 的值count= newValue;}// 返回寫入前的值return curValue;} }

但是在 CAS 方案中，有一個問題可能會常被你忽略，那就是ABA的問題。什么是 ABA 問題呢？

假設 count 原本是 A，線程 T1 在執行完代碼①處之后，執行代碼②處之前，有可能 count 被線程 T2 更新成了 B，之后又被 T3 更新回了 A，這樣線程T1 雖然看到的一直是 A，但是其實已經被其他線程更新過了，這就是 ABA 問題。

Java 如何實現原子化的 count += 1

在 Java 1.8 版本中，getAndIncrement() 方法會轉調 unsafe.getAndAddLong() 方法。這里 this 和 valueOffset 兩個參數可以唯一確定共享變量的內存地址。

final long getAndIncrement() {return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L); }

unsafe.getAndAddLong() 方法的源碼如下

public final long getAndAddLong(Object o, long offset, long delta){long v;do {// 讀取內存中的值v = getLongVolatile(o, offset);} while (!compareAndSwapLong(o, offset, v, v + delta));return v; }// 原子性地將變量更新為 x // 條件是內存中的值等于 expected // 更新成功則返回 true native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset, long expected,long x);

原子類概覽

?1. 原子化的基本數據類型

getAndIncrement() // 原子化 i++ getAndDecrement() // 原子化的 i-- incrementAndGet() // 原子化的 ++i decrementAndGet() // 原子化的 --i // 當前值 +=delta，返回 += 前的值 getAndAdd(delta) // 當前值 +=delta，返回 += 后的值 addAndGet(delta) //CAS 操作，返回是否成功 compareAndSet(expect, update) // 以下四個方法 // 新值可以通過傳入 func 函數來計算 getAndUpdate(func) updateAndGet(func) getAndAccumulate(x,func) accumulateAndGet(x,func)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发编程实战~原子类的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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