AtomicInteger原子操作类

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原子性

即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

int++ 并不是一个原子操作，所以当一个线程读取它的值并加 1 时，另外一个线程有可能会修改原来的int值，这就会引发错误。

原子类

java.util.concurrent 这个包里面提供了一组原子类。其基本的特性就是在多线程环境下，当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时，具有排他性，即当某个线程进入方法，执行其中的指令时，不会被其他线程打断，而别的线程就像自旋锁一样，一直等到该方法执行完成，然后由 JVM 从等待队列中选择一个线程进入，这只是一种逻辑上的理解。

原子类：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，AtomicReference

原子数组：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray

原子属性更新器：AtomicLongFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicReferenceFieldUpdater

解决 ABA 问题的原子类：AtomicMarkableReference（通过引入一个 boolean 来反映中间有没有变过），AtomicStampedReference（通过引入一个 int 来累加来反映中间有没有变过）

AtomicInteger 原理

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;
}

AtomicInteger 类主要利用 CAS (compare and swap) + volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。

CAS 的原理是拿期望的值和原本的一个值作比较，如果相同则更新成新的值。

UnSafe 类的 objectFieldOffset() 方法是一个本地方法，这个方法是用来拿到 value属性的内存地址，返回值是 valueOffset，我们可以通过这个valueOffset访问value属性。

另外 value 是一个 volatile 变量，在内存中可见，因此 JVM 可以保证任何时刻任何线程总能拿到该变量的最新值。

Unsafe 对象提供了非常底层的，操作内存、线程的方法，Unsafe 对象不能直接调用，只能通过反射获得。jdk8直接调用Unsafe.getUnsafe()获得的unsafe。

public final int getAndIncrement() {
    
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

//unsafe.getAndAddInt
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    
    int var5;
    do {
    
        //获取共享变量旧值
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

    return var5;
}

compareAndSwapInt()包含三个操作数：

内存位置（var2）、预期原值（var5）和新值( var5 + var4)

如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则会自旋直到成功。