除了使用 synchronized、Lock 加鎖之外，Java 中還有很多不需要加鎖就可以解決并發問題的工具類

一、原子工具類

JDK 1.8 中，java.util.concurrent.atomic 包下類都是原子類，原子類都是基于 sun.misc.Unsafe 實現的。

• CPU 為了解決并發問題，提供了 CAS 指令，全稱 Compare And Swap，即比較并交互
• CAS 指令需要 3 個參數，變量、比較值、新值。當變量的當前值與比較值相等時，才把變量更新為新值
• CAS 是一條 CPU 指令，由 CPU 硬件級別上保證原子性
• java.util.concurrent.atomic 包中的原子分為：原子性基本數據類型、原子性對象引用類型、原子性數組、原子性對象屬性更新器和原子性累加器

原子性基本數據類型：AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong

原子性對象引用類型：AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference

原子性數組：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray

原子性對象屬性更新：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater

原子性累加器：DoubleAccumulator、DoubleAdder、LongAccumulator、LongAdder

修改我們之前測試原子性問題的類，使用 AtomicInteger 的簡單例子

package constxiong.concurrency.a026;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;/*** 測試 原子類 AtomicInteger* * @author ConstXiong*/ public class TestAtomicInteger {// 計數變量static volatile AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 線程 1 給 count 加 10000Thread t1 = new Thread(() -> {for (int j = 0; j <10000; j++) {count.incrementAndGet();}System.out.println("thread t1 count 加 10000 結束");});// 線程 2 給 count 加 10000Thread t2 = new Thread(() -> {for (int j = 0; j <10000; j++) {count.incrementAndGet();}System.out.println("thread t2 count 加 10000 結束");});// 啟動線程 1t1.start();// 啟動線程 2t2.start();// 等待線程 1 執行完成t1.join();// 等待線程 2 執行完成t2.join();// 打印 count 變量System.out.println(count.get());}}

打印結果如預期

thread t2 count 加 10000 結束 thread t1 count 加 10000 結束 20000

二、線程本地存儲

• java.lang.ThreadLocal 類用于線程本地化存儲。
• 線程本地化存儲，就是為每一個線程創建一個變量，只有本線程可以在該變量中查看和修改值。
• 典型的使用例子就是，spring 在處理數據庫事務問題的時候，就用了 ThreadLocal 為每個線程存儲了各自的數據庫連接 Connection。
• 使用 ThreadLocal 要注意，在不使用該變量的時候，一定要調用 remove() 方法移除變量，否則可能造成內存泄漏的問題。

示例

package constxiong.concurrency.a026;/*** 測試 原子類 AtomicInteger* * @author ConstXiong*/ public class TestThreadLocal {// 線程本地存儲變量private static final ThreadLocal<Integer> THREAD_LOCAL_NUM = new ThreadLocal<Integer>() {@Overrideprotected Integer initialValue() {//初始值return 0;}};public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i <3; i++) {// 啟動三個線程Thread t = new Thread() {@Overridepublic void run() {add10ByThreadLocal();}};t.start();}}/*** 線程本地存儲變量加 5*/private static void add10ByThreadLocal() {try {for (int i = 0; i <5; i++) {Integer n = THREAD_LOCAL_NUM.get();n += 1;THREAD_LOCAL_NUM.set(n);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : ThreadLocal num=" + n);}} finally {THREAD_LOCAL_NUM.remove();// 將變量移除}} }

每個線程最后一個值都打印到了 5

Thread-0 : ThreadLocal num=1 Thread-2 : ThreadLocal num=1 Thread-1 : ThreadLocal num=1 Thread-2 : ThreadLocal num=2 Thread-0 : ThreadLocal num=2 Thread-2 : ThreadLocal num=3 Thread-0 : ThreadLocal num=3 Thread-1 : ThreadLocal num=2 Thread-0 : ThreadLocal num=4 Thread-2 : ThreadLocal num=4 Thread-0 : ThreadLocal num=5 Thread-1 : ThreadLocal num=3 Thread-2 : ThreadLocal num=5 Thread-1 : ThreadLocal num=4 Thread-1 : ThreadLocal num=5

三、copy-on-write

• 根據英文名稱可以看出，需要寫時復制，體現的是一種延時策略。
• Java 中的 copy-on-write 容器包括：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet。
• 涉及到數組的全量復制，所以也比較耗內存，在寫少的情況下使用比較適合。

簡單的 CopyOnWriteArrayList 的示例，這里只是說明 CopyOnWriteArrayList 怎么用，并且是線程安全的。這個場景并不適合使用 CopyOnWriteArrayList，因為寫多讀少。

package constxiong.concurrency.a026;import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Random; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;/*** 測試 copy-on-write* @author ConstXiong*/ public class TestCopyOnWrite {private static final Random R = new Random();private static CopyOnWriteArrayList<Integer> cowList = new CopyOnWriteArrayList<Integer>(); // private static ArrayList<Integer> cowList = new ArrayList<Integer>();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List<Thread> threadList = new ArrayList<Thread>();//啟動 1000 個線程，向 cowList 添加 5 個隨機整數for (int i = 0; i <1000; i++) {Thread t = new Thread(() -> {for (int j = 0; j <5; j++) {//休眠 10 毫秒，讓線程同時向 cowList 添加整數，引出并發問題try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}cowList.add(R.nextInt(100));}}) ;t.start();threadList.add(t);}for (Thread t : threadList) {t.join();}System.out.println(cowList.size());} }

打印結果

5000

如果把

private static CopyOnWriteArrayList<Integer> cowList = new CopyOnWriteArrayList<Integer>();

改為

private static ArrayList<Integer> cowList = new ArrayList<Integer>();

打印結果就是小于 5000 的整數了

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java中有哪些无锁技术来解决并发问题？如何使用？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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