當程序更新一個變量時，如果多線程同時更新這個變量，可能得到期望之外的值,通常會使用synchronized.

Java從JDK 1.5開始提供了java.util.concurrent.atomic包（以下簡稱Atomic包），這個包中的原子操作類提供了一種用法簡單、性能高效、線程安全地更新一個變量的方式。

實際上JDK1.8中在JUC中只有12個類:

原子更新基本類型

使用原子方式更新基本類型,Atomic包提供了以下3個類:

• AtomicBoolean：原子更新布爾類型。
• AtomicInteger：原子更新整型。
• AtomicLong：原子更新長整型。

上述的三個類的方法基本上是一致的,所以以AtomicInteger為例進行講解;
AtomicInteger常用的方法:

• ·int addAndGet（int delta）：以原子方式將輸入的數(shù)值與實例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回結(jié)果。
• boolean compareAndSet（int expect，int update）：如果輸入的數(shù)值等于預(yù)期值，則以原子方式將該值設(shè)置為輸入的值。
• int getAndIncrement()：以原子方式將當前值加1，注意，這里返回的是自增前的值。

• void lazySet（int newValue）：最終會設(shè)置成newValue，使用lazySet設(shè)置值后，可能導(dǎo)致其他線程在之后的一小段時間內(nèi)還是可以讀到舊的值。

  
  
  getAndIncrement()

源碼中for循環(huán)體的第一步先取得AtomicInteger里存儲的數(shù)值，第二步對AtomicInteger的當前數(shù)值進行加1操作，關(guān)鍵的第三步調(diào)用compareAndSet方法來進行原子更新操作，該方法先檢查當前數(shù)值是否等于current，等于意味著AtomicInteger的值沒有被其他線程修改過，則將AtomicInteger的當前數(shù)值更新成next的值，如果不等compareAndSet方法會返回false，程序會進入for循環(huán)重新進行compareAndSet操作。

Atomic包里的類基本都是使用Unsafe實現(xiàn)的

Unsafe.java

AtomicBoolean源碼中，發(fā)現(xiàn)它是先把Boolean轉(zhuǎn)換成整型，再使用compareAndSwapInt進行CAS，所以原子更新char、float和double變量也可以用類似的思路來實現(xiàn)。

原子更新數(shù)組

通過原子方式更新數(shù)組里某個元素,Atomic包提供可以下3個類:

• AtomicIntegerArray：原子更新整型數(shù)組里的元素。
• AtomicLongArray：原子更新長整型數(shù)組里的元素。
• AtomicReferenceArray：原子更新引用類型數(shù)組里的元素。

AtomicIntegerArray類主要是提供原子的方式更新數(shù)組里的整型，其常用方法如下。

• int addAndGet（int i，int delta）：以原子方式將輸入值與數(shù)組中索引i的元素相加。
• boolean compareAndSet（int i，int expect，int update）：如果當前值等于預(yù)期值，則以原子方式將數(shù)組位置i的元素設(shè)置成update值。

數(shù)組通過構(gòu)造方法傳遞進去，然后AtomicIntegerArray會將當前數(shù)組復(fù)制一份，所以當AtomicIntegerArray對內(nèi)部的數(shù)組元素進行修改時，不會影響傳入的數(shù)組

原子更新引用類型

原子更新基本類型的AtomicInteger，只能更新一個變量，如果要原子更新多個變量，就需要使用這個原子更新引用類型提供的類。

• AtomicReference：原子更新引用類型。
• AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用類型里的字段。
• AtomicMarkableReference：原子更新帶有標記位的引用類型。
  可以用原子更新一個布爾類型的標記位和引用類型。構(gòu)造方法是AtomicMarkableReference（V initialRef，boolean initialMark）。

僅以AtomicReference為例

AtomicReferenceTest.java

代碼中首先會創(chuàng)建一個user對象,把user對象設(shè)置進行AtomicReference中,最后調(diào)用compareAndSet方法進行原子更新操作，實現(xiàn)原理同AtomicInteger里的compareAndSet方法。代碼執(zhí)行后輸出結(jié)果如下。

代碼運行結(jié)果

原子更新字段類

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。
• AtomicLongFieldUpdater：原子更新長整型字段的更新器。
• AtomicStampedReference：原子更新帶有版本號的引用類型。
  該類型將整數(shù)值與引用關(guān)聯(lián)起來,可用于原子的更新數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的版本號.可以解決使用CAS進行原子更新時可能出現(xiàn)的ABA問題。(利用版本號解決ABA問題).

要想原子地更新字段類需要兩步.

• 第一步,因為原子更新字段都是抽象類,每次使用的時候必須使用靜態(tài)方法new Updater()創(chuàng)建一個更新器,并且設(shè)置想要更新的類和屬性.
• 更新類的字段(屬性)必須使用public volatile修飾符.

以AtomicIntegerFieldUpdater為例:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;

public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {

    private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class,"old");

    public static void main(String[] args) {
        //設(shè)置柯南的年齡為10歲
        User conan = new User("conan",10);
        //柯南長了一歲，但是仍然會輸出舊的年齡
        System.out.println(updater.getAndIncrement(conan));
        //輸出柯南現(xiàn)在的年齡
        System.out.println(updater.get(conan));
    }


    public static class User {
        private String name;
        public volatile int old;
        public User(String name,int old) {
            this.name = name;
            this.old = old;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public int getOld() {
            return old;
        }
    }
}

參考書籍:《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》