AtomicInteger类的理解与使用

1、Integer：

public class Sample1 {
    private static Integer count = 0;

    synchronized public static void increment() {
        count++;
    }

}

2、AtomicInteger：

public class Sample2 {
    private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public static void increment() {
        count.getAndIncrement();
    }

}

以上两段代码，在使用Integer的时候，必须加上synchronized保证不会出现并发线程同时访问的情况，而在AtomicInteger中却不用加上synchronized，在这里AtomicInteger是提供原子操作的，下面就对这进行相应的介绍。AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类，通过线程安全的方式操作加减。

3、AtomicInteger源码

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;

    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;

    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    private volatile int value;

在这里说下其中的value，这里value使用了volatile关键字，volatile在这里可以做到的作用是使得多个线程可以共享变量，但是问题在于使用volatile将使得VM优化失去作用，导致效率较低，所以要在必要的时候使用，因此AtomicInteger类不要随意使用，要在使用场景下使用。

4、CAS：

底层通过JNI调的c语言，实质还是加了锁

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

CAS（CompareAndSwap的缩写）CAS指令执行时，当且仅当内存地址V的值与预期值A相等时，将内存地址V的值修改为B，否则就什么都不做。整个比较并替换的操作是一个原子操作。

CAS缺点：

• 循环时间长开销很大。
• 只能保证一个共享变量的原子操作。
• 产生ABA问题。

ABA问题怎么解决：

如果内存地址V初次读取的值是A，并且在准备赋值的时候检查到它的值仍然为A，那我们就能说它的值没有被其他线程改变过了吗？

如果在这段期间它的值曾经被改成了B，后来又被改回为A，那CAS操作就会误认为它从来没有被改变过。这个漏洞称为CAS操作的“ABA”问题。Java并发包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类“AtomicStampedReference”，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。因此，在使用CAS前要考虑清楚“ABA”问题是否会影响程序并发的正确性，如果需要解决ABA问题，改用传统的互斥同步可能会比原子类更高效。

5、AtomicInteger实例使用

以下就是在多线程情况下，使用AtomicInteger的一个实例，这段代码是借用IT宅中的一段代码。

public class AtomicTest {

    static long randomTime() {
        return (long) (Math.random() * 1000);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 阻塞队列，能容纳100个文件
        final BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue(100);
        // 线程池
        final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
        final File root = new File("D:\\ISO");
        // 完成标志
        final File exitFile = new File("");
        // 原子整型，读个数
        // AtomicInteger可以在并发情况下达到原子化更新，避免使用了synchronized，而且性能非常高。
        final AtomicInteger rc = new AtomicInteger();
        // 原子整型，写个数
        final AtomicInteger wc = new AtomicInteger();
        // 读线程
        Runnable read = new Runnable() {
            public void run() {
                scanFile(root);
                scanFile(exitFile);
            }

            public void scanFile(File file) {
                if (file.isDirectory()) {
                    File[] files = file.listFiles(new FileFilter() {
                        public boolean accept(File pathname) {
                            return pathname.isDirectory() || pathname.getPath().endsWith(".iso");
                        }
                    });
                    for (File one : files)
                        scanFile(one);
                } else {
                    try {
                        // 原子整型的incrementAndGet方法，以原子方式将当前值加 1，返回更新的值
                        int index = rc.incrementAndGet();
                        System.out.println("Read0: " + index + " " + file.getPath());
                        // 添加到阻塞队列中
                        queue.put(file);
                    } catch (InterruptedException e) {

                    }
                }
            }
        };
        // submit方法提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。
        exec.submit(read);

        // 四个写线程
        for (int index = 0; index < 4; index++) {
            // write thread
            final int num = index;
            Runnable write = new Runnable() {
                String threadName = "Write" + num;

                public void run() {
                    while (true) {
                        try {
                            Thread.sleep(randomTime());
                            // 原子整型的incrementAndGet方法，以原子方式将当前值加 1，返回更新的值
                            int index = wc.incrementAndGet();
                            // 获取并移除此队列的头部，在元素变得可用之前一直等待（如果有必要）。
                            File file = queue.take();
                            // 队列已经无对象
                            if (file == exitFile) {
                                // 再次添加"标志"，以让其他线程正常退出
                                queue.put(exitFile);
                                break;
                            }
                            System.out.println(threadName + ": " + index + " " + file.getPath());
                        } catch (InterruptedException e) {
                        }
                    }
                }

            };
            exec.submit(write);
        }
        exec.shutdown();
    }

}

AtomicInteger是在使用非阻塞算法实现并发控制，在一些高并发程序中非常适合，但并不能每一种场景都适合，不同场景要使用使用不同的数值类。