AtomicInteger分析--自实现无锁并发
前两天面试被问到“不用锁实现一个多线程并发访问不会造成资源共享问题的方法”
当时我就傻眼了，不用锁怎么做。
想到android中有一个looper就说了用队列，不过这答案并不是面试官满意的，也对，用队列不也要用到锁吗？
这几天看了编程思想上的共享资源那节，以及好多博客上对volatile与Atomic*类的描述，算是懂了一些了，感觉收获很大。
关于原子性，可视性，有序性这里就不说了，上一篇转载的博客写的很好很详细。
点击打开链接
一、下面就来分析一下AtomicInteger的这个包装类：
1.他有什么功能：
基本上就是简单的赋值与++ --操作
2.怎么实现的：
这里使用到了一个unsafe来控制
1.关于unsafe：
以前我也用过这个类，那时候的用处是反射，听说用了这个类，反射速度能快很多，测试了后发现也的确如此，快了很多很多。
不过这个类的名字Unsafe，还有他操作起来稍微有些复杂，搞的我在反射的时候不怎么敢用他，乖乖的用原先的方法。
这几天看的博客中，记得有一篇中说到Unsafe他是直接操作计算机cpu的，sun并不希望程序员来用他，因为对内存不是足够了解使用起来会造成不安全。
那unsafe应该就是这个意思了：是怕我们使用的时候使用不当而带来不安全。
unsafe怎么使用：
这个类是在sun.misc包下的，正常使用eclipse并看不到这个类。
右键工程->properties->java Build Path->Libraries->点击展开jre system library->access rules->edit->add : access 输入**->完事
但是这个Unsafe还加了保护：
首先是不能new
其次是在AtomicInteger中是用静态方法getUnsafe得到的，这里我们也不能用
反射也不行产生对象也不行
只能通过反射，得到他里面一个叫做theUnsafe的属性，然后获取。
稍微有点复杂，所以我专门写了一个获取渠道：
package com.test.atomic;
import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;
public class UnsafeFactory {
private static Unsafe unsafe = null;
static {
try {
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
unsafeField.setAccessible(true);
unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new Error("unsafe init error");
}
}
public static Unsafe get() {
return unsafe;
}
}
2.我们回到AtomicInteger类中，随便找一个方法：
public final int getAndSet(int newValue) {
for (;;) {
int current = get();
if (compareAndSet(current, newValue))
return current;
}
}就这个把，一个死循环，然后调用另一个方法，直到返回值为true，否则一直跑。
其他很多方法也一样的格式，也同样调用了compareAndSet方法，那就看看这个方法是干嘛的
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
直接调用unsafe的compareAndSwapInt方法，再多的也看不到了
相似的还有compareAndSwapLong/compareAndSwapObject方法
根据这几天看的资料推断，这个方法的意思就是去拿着原先的值和新的值去内存看看（这个操作是原子性的）。
如果我手上的原先的值和内存里面的还是一样的，那就更新，返回true；如果不一样，就不管，返回false。
后面2个int的取名字也去的非常的准确，“我预料他是这样的”，“更新”
还有前面的两个参数，其实就是为了找到这个要赋值的属性的位置：
1.不得找到对象的位置吗，用this
2.然后再找属性相对于对象的偏移，用offset，这个offset也是通过unsafe算出来的：
private static final long valueOffset;
static {
try {
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
如果学习过jni，并且用jni做过反射的同学肯定对偏移不陌生。
二、我也来封装一个Atomic*?
知道了unsafe.compareAndSwap*方法，那么以验证与创新的角度去试试他的强大之处。
其实我是看了AtomicInteger没有带一个本地方法，而且简单。那么我是不是也能写个这个啊？
贴上代码：
package com.test.atomic;
import sun.misc.Unsafe;
public class CustomAtomic {
private static final Unsafe unsafe = UnsafeFactory.get();
private volatile int value;
private static final long valueOffset;
static {
try {
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(CustomAtomic.class
.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) {
throw new Error(ex);
}
}
public void complexOperate(CallBack operation) {
for (;;) {
int formerValue = value;
int newValue = operation.action(formerValue);
if (compareAndSet(formerValue, newValue)) {
System.out.println("线程" + Thread.currentThread() + "成功赋值;原值:"
+ formerValue + ",新值:" + newValue + "!!!!!!!!!!!");
return;
}
System.out.println("线程" + Thread.currentThread()
+ "发现值改变，重新执行...........");
}
}
private boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
static interface CallBack {
int action(int formerValue);
}
}
感觉我这个比AtomicIntege强多了，多了一个回调方法，这样功能就不再局限了，想怎么操作就怎么操作。
三、测试：
package com.test.atomic;
import com.test.atomic.CustomAtomic.CallBack;
public class MyAtomicTest {
public static void main(String[] args) {
CustomAtomic a = new CustomAtomic();
T1 b = new T1(a);
T1 c = new T1(a);
T1 d = new T1(a);
T1 e = new T1(a);
b.start();
c.start();
d.start();
e.start();
}
}
class T1 extends Thread {
CustomAtomic a;
T1(CustomAtomic a) {
this.a = a;
}
@Override
public void run() {
CustomAtomic.CallBack callback = new CallBack() {
public int action(int formerValue) {
long start = System.currentTimeMillis();
int update = 0;
try {
System.out.println("线程" + Thread.currentThread()
+ "开始执行,值为:" + formerValue);
Thread.sleep(500);
return update = formerValue + 1;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException("!!");
} finally {
System.out.println("线程" + Thread.currentThread()
+ "执行完毕，耗时" + (System.currentTimeMillis() - start)
+ ",值为:" + update);
}
}
};
while (true) {
a.complexOperate(callback);
}
}
}
就贴一小段结果：
线程Thread[Thread-2,5,main]开始执行,值为:0 线程Thread[Thread-3,5,main]开始执行,值为:0 线程Thread[Thread-0,5,main]开始执行,值为:0 线程Thread[Thread-1,5,main]开始执行,值为:0 线程Thread[Thread-2,5,main]执行完毕，耗时515,值为:1 线程Thread[Thread-2,5,main]成功赋值;原值:0,新值:1!!!!!!!!!!! 线程Thread[Thread-2,5,main]开始执行,值为:1 线程Thread[Thread-3,5,main]执行完毕，耗时515,值为:1 线程Thread[Thread-3,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-3,5,main]开始执行,值为:1 线程Thread[Thread-0,5,main]执行完毕，耗时515,值为:1 线程Thread[Thread-0,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-0,5,main]开始执行,值为:1 线程Thread[Thread-1,5,main]执行完毕，耗时515,值为:1 线程Thread[Thread-1,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-1,5,main]开始执行,值为:1 线程Thread[Thread-3,5,main]执行完毕，耗时500,值为:2 线程Thread[Thread-3,5,main]成功赋值;原值:1,新值:2!!!!!!!!!!! 线程Thread[Thread-3,5,main]开始执行,值为:2 线程Thread[Thread-1,5,main]执行完毕，耗时500,值为:2 线程Thread[Thread-1,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-1,5,main]开始执行,值为:2 线程Thread[Thread-2,5,main]执行完毕，耗时500,值为:2 线程Thread[Thread-2,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-2,5,main]开始执行,值为:2 线程Thread[Thread-0,5,main]执行完毕，耗时500,值为:2 线程Thread[Thread-0,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-0,5,main]开始执行,值为:2 线程Thread[Thread-3,5,main]执行完毕，耗时502,值为:3 线程Thread[Thread-3,5,main]成功赋值;原值:2,新值:3!!!!!!!!!!! 线程Thread[Thread-3,5,main]开始执行,值为:3 线程Thread[Thread-0,5,main]执行完毕，耗时502,值为:3 线程Thread[Thread-0,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-0,5,main]开始执行,值为:3 线程Thread[Thread-1,5,main]执行完毕，耗时505,值为:3 线程Thread[Thread-1,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-1,5,main]开始执行,值为:3 线程Thread[Thread-2,5,main]执行完毕，耗时505,值为:3 线程Thread[Thread-2,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-2,5,main]开始执行,值为:3 线程Thread[Thread-3,5,main]执行完毕，耗时502,值为:4 线程Thread[Thread-3,5,main]成功赋值;原值:3,新值:4!!!!!!!!!!! 线程Thread[Thread-3,5,main]开始执行,值为:4 线程Thread[Thread-0,5,main]执行完毕，耗时501,值为:4 线程Thread[Thread-0,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-0,5,main]开始执行,值为:4 线程Thread[Thread-1,5,main]执行完毕，耗时514,值为:4 线程Thread[Thread-1,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-1,5,main]开始执行,值为:4 线程Thread[Thread-2,5,main]执行完毕，耗时514,值为:4 线程Thread[Thread-2,5,main]发现值改变，重新执行........... 线程Thread[Thread-2,5,main]开始执行,值为:4 线程Thread[Thread-0,5,main]执行完毕，耗时501,值为:5 线程Thread[Thread-0,5,main]成功赋值;原值:4,新值:5!!!!!!!!!!! 线程Thread[Thread-0,5,main]开始执行,值为:5 线程Thread[Thread-3,5,main]执行完毕，耗时501,值为:5 线程Thread[Thread-3,5,main]发现值改变，重新执行...........
看来是好使的。