Java并发编程之原子操作类详情

JUC包提供了一系列的原子性操作类，这些类都是使用非阻塞算法CAS实现的，相比使用锁实现原子性操作者在性能上有很大提升。JUC包中含有AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean,它们的原理类似。下面我们以AtomicLong为例来讲解。

我们先来看一下部分源码：

public class AtomicLong extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1927816293512124184L;

    //1.获取Unsafe类实例
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    //2.存放value的偏移量
    private static final long valueOffset;
    static final boolean VM_SUPPORTS_LONG_CAS = VMSupportsCS8();

    //3.用于判断是否支持Long类型无锁CAS
    private static native boolean VMSupportsCS8();

    static {
        try {
            //4.获取value在AtomicLong中的偏移量
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicLong.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
    //5.实际变量值
    private volatile long value;

    /**
     * Creates a new AtomicLong with the given initial value.
     *
     * @param initialValue the initial value
     */
    public AtomicLong(long initialValue) {
        value = initialValue;
    }
    ············省略部分代码·············
}

上面代码中，代码1处通过Unsafe.getUnsafe()获取到Unsafe类的实例（因为AtomicLong类是在rt.jar包下面的，AtomicLong类就是通过Bootstarp类加载器进行加载的）。代码5处，value被声明为volatile类型，保证内存的可见性。通过代码2，4获取value变量在AtomicLong类中的偏移量。

接下来介绍一下AtomicLong中的主要函数：

• 递增和递减代码

//调用unsafe方法，设置value=value+1后，返回原始的值
public final long getAndIncrement() {
    return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L);
}

//调用unsafe方法，设置value=value-1后，返回原始的值
public final long getAndDecrement() {
    return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, -1L);
}


//调用unsafe方法，设置value=value+1后，返回递增后的值
public final long incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
}

//调用unsafe方法，设置value=value-1后，返回递减后的值
public final long decrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, -1L) - 1L;
}

上面的四个函数内部都是通过调用Unsafe的getAndAddLong方法来实现操作，这个函数是个原子性操作，这里第一个参数是AtomicLong实例的引用的，第二个参数是value变量在AtomicLong的偏移值，第三个参数是要设置的第二个变量的值。

其中getAndIncrement()方法在JDK7中实现逻辑为：

public final long getAndIncrement() {
    while(true) {
        long current = get();
        long next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

如上代码中，每个线程是先拿到变量的当前值（由于value是volatile变量，所以这是获取的最新值），然后在工作内存中对其进行增1操作，而后使用CAS修改变量的值，如果设置失败，则循环继续尝试，直到设置成功。

JDK8中的逻辑为：

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

其中JDK8中的unsafe.getAndAddLong的代码为：

public final long getAndAddLong(Object var1, long var2, long var4) {
   long var6;
   do {
       var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);
   } while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));

   return var6;
}

从中可以看到，JDK7中的AtomicLong中循环逻辑已经被JDK8中的原子操作类Unsafe内置了。

• boolean compareAndSet(long expect,long update)

public final boolean compareAndSet(long expect,long update) 
{
    return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);
}

函数在内部调用了unsafe.compareAndSwapLong方法。如果原子变量中的value值等于expect，则使用update值更新该值并返回true，否则返回false。

到此这篇关于Java并发编程之原子操作类详情的文章就介绍到这了,更多相关Java 原子操作类内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！