AtomicInteger類源碼筆記

AtomicInteger類位于concurrent.atomic包下，它的主要用來(lái)支持對(duì)int或Integer類型進(jìn)行的原子操作。原子操作可以保證線程安全性，因此，AtomicInteger類也常常用來(lái)做線程安全計(jì)數(shù)器，他的作用是int和Integer不可替代的。

原子操作指一個(gè)操作不可被分割，也不可被重排序，執(zhí)行的結(jié)果要么成功要么失敗。這里的操作可以是一條或多條指令。

AtomicInteger類也繼承了Number類。Number類是一個(gè)抽象類，也是所有可以轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)類型的數(shù)值型類的父類。他的主要作用是對(duì)數(shù)值型數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換進(jìn)行規(guī)范。

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable

所在路徑：\java\util\concurrent\atomic\AtomicInteger.java

AtomicInteger類成員變量
AtomicInteger類方法列表

一、成員變量

首先是常規(guī)成員變量，包括序列化id和value等。需要注意的是，這里的value屬性是被volatile關(guān)鍵字修飾的，這是多線程臨界資源定義的一種常規(guī)手法，表明該屬性具有對(duì)多個(gè)線程的可見(jiàn)性并被禁止指令重排序。

/** serialVersionUID */
private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
/** 存儲(chǔ)對(duì)象值 */
private volatile int value;
/** 存儲(chǔ)對(duì)象在內(nèi)存中的偏移量 */
private static final long valueOffset;

在當(dāng)前的 Java 內(nèi)存模型下，線程可以把變量保存到本地內(nèi)存（比如機(jī)器的寄存器）中，而不是直接在主存中進(jìn)行讀寫。這就可能造成一個(gè)線程在主存中修改了一個(gè)變量的值，而另外一個(gè)線程還繼續(xù)使用它在寄存器中的變量值的拷貝，造成數(shù)據(jù)的不一致。

要解決這個(gè)問(wèn)題，就需要把變量聲明為volatile，這就指示 JVM，這個(gè)變量是不穩(wěn)定的，每次使用它都到主存中進(jìn)行讀取。

除了常規(guī)成員變量，AtomicInteger類還定義了一個(gè)Unsafe類型變量以對(duì)直接內(nèi)存進(jìn)行操作。Unsafe類位于sun.misc包下，用來(lái)操作直接內(nèi)存，它提供的方法多數(shù)是native的。

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

此外，AtomicInteger類定義了一個(gè)靜態(tài)代碼塊，用來(lái)獲取value屬性在內(nèi)存中的偏移量。

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

靜態(tài)代碼塊隨著類的加載而執(zhí)行，且只執(zhí)行一次，它的原理和static關(guān)鍵字是類似的。一個(gè)類中代碼塊的執(zhí)行順序?yàn)椋红o態(tài)代碼塊 -> 構(gòu)造代碼塊 -> 構(gòu)造函數(shù)

https://www.cnblogs.com/ysocean/p/8194428.html

二、構(gòu)造器

AtomicInteger的構(gòu)造器比較簡(jiǎn)單，直接使用默認(rèn)構(gòu)造器獲得一個(gè)為0或value初始值，或者通過(guò)參數(shù)給它賦值。

public AtomicInteger() {
}

public AtomicInteger(int initialValue) {
    value = initialValue;
}

三、set()和lazySet()

想要在初始化完成后對(duì)value進(jìn)行賦值，就需要使用set()方法。AtomicInteger提供了兩種set方式。

1、set()

set()方法可以完成一次直接賦值。

public final void set(int newValue) {
    value = newValue;
}
2、lazySet()

lazySet()方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)value的非volatile賦值，通過(guò)調(diào)用unsafe.putOrderedInt()方法，直接向固定偏移量的內(nèi)存上寫入數(shù)據(jù)，但不使其對(duì)其他線程立刻可見(jiàn)（putOrderedInt()是putIntVolatile()的延遲實(shí)現(xiàn)）。

public final void lazySet(int newValue) {
    unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
}

lazySet()方法存在的意義是在某些不需要volatile的場(chǎng)景下，通過(guò)延遲賦值提高程序運(yùn)行的效率。這個(gè)方法很少被上層調(diào)用者使用。

lazySet()方法：https://blog.csdn.net/bluetjs/article/details/52423867

四、get()

想要獲取value的值就需要使用get()方法，AtomicInteger除了提供基本的get()方法之外，還提供了getAndSet()，getAndIncrement()，getAndDecrement()，getAndAdd()，getAndUpdate()和getAndAccumulate()等方法。

1、get()
public final int get() {
    return value;
}
2、getAndSet()

getAndSet()方法實(shí)際上調(diào)用getAndSetInt()方法，它的底層實(shí)現(xiàn)邏輯是利用getIntVolatile()方法獲取value后進(jìn)行的自旋CAS操作。

public final int getAndSet(int newValue) {
    return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}

其中unsafe.getAndSetInt()方法的源碼如下所示，這兩個(gè)方法都是native方法。

public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));

    return var5;
}

CAS操作：http://www.itdecent.cn/p/ab2c8fce878b

3、getAndIncrement()，getAndDecrement()和getAndAdd()

這兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)的原理和getAndSet()方法基本是一樣的，只是將get出來(lái)的value加1或減1了而已。

/** 自增就是加1，返回自增前的值 */
public final int getAndIncrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

/** 自減就是減1，返回自增前的值 */
public final int getAndDecrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
}

/** Add操作就是可以自定義增加的值 */
public final int getAndAdd(int delta) {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

    return var5;
}

/** 自增的同時(shí)返回自增后的值 */
public final int incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}

/** 自減的同時(shí)返回自減后的值 */
public final int decrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;
}
4、getAndUpdate()和getAndAccumulate()

getAndUpdate()和getAndAccumulate()分別以函數(shù)式編程接口IntUnaryOperator和IntBinaryOperator為入?yún)?，?shí)現(xiàn)AtomicInteger的自定義變換。用戶可以自定義一個(gè)函數(shù)，讓value按函數(shù)計(jì)算結(jié)果遞增，也可以定義兩個(gè)可以互相翻轉(zhuǎn)的int，使value交替變換。

public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
    int prev, next;
    do {
        prev = get();
        next = updateFunction.applyAsInt(prev);
    } while (!compareAndSet(prev, next));
    return prev;
}

public final int getAndAccumulate(int x,
                                  IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
    int prev, next;
    do {
        prev = get();
        next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
    } while (!compareAndSet(prev, next));
    return prev;
}

可以看到，兩個(gè)方法的核心都是compareAndSet()，它的源碼為：

/**
 * Atomically sets the value to the given updated value
 * if the current value {@code ==} the expected value.
 *
 * @param expect the expected value
 * @param update the new value
 * @return {@code true} if successful. False return indicates that
 * the actual value was not equal to the expected value.
 */
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

與之相對(duì)的是weakCompareAndSet()方法，它是一個(gè)少數(shù)情況下compareAndSet()方法的替代。JDK8及以前，這兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)代碼完全一樣，而在JDK9之后，weakCompareAndSet()方法增加了@HotSpotIntrinsicCandidate注解。

/**
 * Atomically sets the value to the given updated value
 * if the current value {@code ==} the expected value.
 *
 * <p><a href="package-summary.html#weakCompareAndSet">May fail
 * spuriously and does not provide ordering guarantees</a>, so is
 * only rarely an appropriate alternative to {@code compareAndSet}.
 *
 * @param expect the expected value
 * @param update the new value
 * @return {@code true} if successful
 */
public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}e); }

這兩個(gè)方法的具體區(qū)別我還沒(méi)有搞清楚，只能先給大家兩個(gè)參考鏈接了，雖然我個(gè)人認(rèn)為第一個(gè)鏈接里講的未必正確...

weakCompareAndSet：http://www.itdecent.cn/p/55a66113bc54

happens-before：http://www.itdecent.cn/p/9464bf340234

@HotSpotIntrinsicCandidate：https://blog.csdn.net/a772304419/article/details/100121143

五、其他

1、toString()
public String toString() {
    return Integer.toString(get());
}
2、其他繼承自Number類的方法
public int intValue() {
    return get();
}

public long longValue() {
    return (long)get();
}

public float floatValue() {
    return (float)get();
}

public double doubleValue() {
    return (double)get();
}
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成，瀏覽時(shí)請(qǐng)結(jié)合常識(shí)與多方信息審慎甄別。
平臺(tái)聲明：文章內(nèi)容（如有圖片或視頻亦包括在內(nèi)）由作者上傳并發(fā)布，文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn)，簡(jiǎn)書系信息發(fā)布平臺(tái)，僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

友情鏈接更多精彩內(nèi)容