從相對簡單的Atomic入手（java.util.concurrent是基于Queue的并發(fā)包，而Queue，很多情況下使用到了Atomic操作，因此首先從這里開始）。很多情況下我們只是需要一個簡單的、高效的、線程安全的遞增遞減方案。注意，這里有三個條件：簡單，意味著程序員盡可能少的操作底層或者實現(xiàn)起來要比較容易；高效意味著耗用資源要少，程序處理速度要快；線程安全也非常重要，這個在多線程下能保證數(shù)據(jù)的正確性。這三個條件看起來比較簡單，但是實現(xiàn)起來卻難以令人滿意。
通常情況下，在Java里面，++i或者--i不是線程安全的，這里面有三個獨立的操作：或者變量當前值，為該值+1/-1，然后寫回新的值。在沒有額外資源可以利用的情況下，只能使用加鎖才能保證讀-改-寫這三個操作時“原子性”的。
Doug Lea在未將backport-util-concurrent合并到JSR 166里面來之前，是采用純Java實現(xiàn)的，于是不可避免的采用了synchronized關(guān)鍵字。
public final synchronized void set(int newValue);
public final synchronized int getAndSet(int newValue);
public final synchronized int incrementAndGet();
同時在變量上使用了volatile （后面會具體來講volatile到底是個什么東東）來保證get()的時候不用加鎖。盡管synchronized的代價還是很高的，但是在沒有JNI的手段下純Java語言還是不能實現(xiàn)此操作的。
JSR 166提上日程后，backport-util-concurrent就合并到JDK 5.0里面了，在這里面重復使用了現(xiàn)代CPU的特性來降低鎖的消耗。后本章的最后小結(jié)中會談到這些原理和特性。在此之前先看看API的使用。
一切從java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger開始。
int addAndGet(int delta)
以原子方式將給定值與當前值相加。 實際上就是等于線程安全版本的i =i+delta操作。
boolean compareAndSet(int expect, int update)
如果當前值 == 預期值，則以原子方式將該值設置為給定的更新值。 如果成功就返回true，否則返回false，并且不修改原值。
int decrementAndGet()
以原子方式將當前值減 1。 相當于線程安全版本的--i操作。
int get()
獲取當前值。
int getAndAdd(int delta)
以原子方式將給定值與當前值相加。 相當于線程安全版本的t=i;i+=delta;return t;操作。
int getAndDecrement()
以原子方式將當前值減 1。 相當于線程安全版本的i--操作。
int getAndIncrement()
以原子方式將當前值加 1。 相當于線程安全版本的i++操作。
int getAndSet(int newValue)
以原子方式設置為給定值，并返回舊值。 相當于線程安全版本的t=i;i=newValue;return t;操作。
int incrementAndGet()
以原子方式將當前值加 1。 相當于線程安全版本的++i操作。
void lazySet(int newValue)
最后設置為給定值。 延時設置變量值，這個等價于set()方法，但是由于字段是volatile類型的，因此次字段的修改會比普通字段（非volatile字段）有稍微的性能延時（盡管可以忽略），所以如果不是想立即讀取設置的新值，允許在“后臺”修改值，那么此方法就很有用。如果還是難以理解，這里就類似于啟動一個后臺線程如執(zhí)行修改新值的任務，原線程就不等待修改結(jié)果立即返回（這種解釋其實是不正確的，但是可以這么理解）。
void set(int newValue)
設置為給定值。 直接修改原始值，也就是i=newValue操作。
boolean weakCompareAndSet(int expect, int update)
如果當前值 == 預期值，則以原子方式將該設置為給定的更新值。JSR規(guī)范中說：以原子方式讀取和有條件地寫入變量但不 創(chuàng)建任何 happen-before 排序，因此不提供與除 weakCompareAndSet 目標外任何變量以前或后續(xù)讀取或?qū)懭氩僮饔嘘P(guān)的任何保證。大意就是說調(diào)用weakCompareAndSet時并不能保證不存在happen-before的發(fā)生（也就是可能存在指令重排序?qū)е麓瞬僮魇。?。但是從Java源碼來看，其實此方法并沒有實現(xiàn)JSR規(guī)范的要求，最后效果和compareAndSet是等效的，都調(diào)用了unsafe.compareAndSwapInt()完成操作。
下面的代碼是一個測試樣例，為了省事就寫在一個方法里面來了。
package xylz.study.concurrency.atomic;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;
public class AtomicIntegerTest 
{
@Test
public void testAll() throws InterruptedException{
final AtomicInteger value = new AtomicInteger(10);
assertEquals(value.compareAndSet(1, 2), false);
assertEquals(value.get(), 10);
assertTrue(value.compareAndSet(10, 3));
assertEquals(value.get(), 3);
value.set(0);
//
assertEquals(value.incrementAndGet(), 1);
assertEquals(value.getAndAdd(2),1);
assertEquals(value.getAndSet(5),3);
assertEquals(value.get(),5);
//
final int threadSize = 10;
Thread[] ts = new Thread[threadSize];
for (int i = 0; i < threadSize; i++) {
ts[i] = new Thread() {
public void run() {
value.incrementAndGet();
}
};
}
//
for(Thread t:ts) {
t.start();
}
for(Thread t:ts) {
t.join();
}
//
assertEquals(value.get(), 5+threadSize);
}
}
由于這里例子比較簡單，這里就不做過多介紹了。
AtomicInteger和AtomicLong、AtomicBoolean、AtomicReference差不多，這里就不介紹了。在下一篇中就介紹下數(shù)組、字段等其他方面的原子操作。
參考資料：
(1)
http://stackoverflow.com/questions/2443239/java-atomicinteger-what-are-the-differences-between-compareandset-and-weakcompar
(2)
http://stackoverflow.com/questions/1468007/atomicinteger-lazyset-and-set
©2009-2014 IMXYLZ
|求賢若渴