java并發程式設計JUC第十二篇：AtomicInteger原子整型

AtomicInteger 類底層存儲一個int值，并提供方法對該int值進行原子操作。AtomicInteger 作為

java.util.concurrent.atomic

包的一部分，從Java 1.5開始引入。

1. AtomicInteger基礎用法

通過下文的

AtomicInteger

構造方法，可以建立一個

AtomicInteger

對象，該對象的初始值預設為0。

AtomicInteger

提供get和set方法，擷取底層int整數值，與設定int整數值

//初始值為0的atomicInteger對象
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();  
 
//初始值為200的atomicInteger對象
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(200);
 
int currentValue = atomicInteger.get();         //100
atomicInteger.set(2453);                        //現在的值是 2453
           

但是上面的方法，對于

AtomicInteger

而言并不是它的核心内容，

AtomicInteger

核心内容展現在它的原子性，我們下文介紹。

2. 什麼時候需要使用AtomicInteger

我們通常在以下的兩種場景下使用

AtomicInteger

1. 多線程并發場景下操作一個計數器，需要保證計數器操作的原子性。
2. 進行數值比較，如果給定值與目前值相等，進行數值的更新操作，并實作操作的非阻塞算法。

2.1. 原子計數器場景

把

AtomicInteger

作為一個計數器使用，

AtomicInteger

提供了若幹方法進行加法、減法的原子操作。

比如從一個map裡面擷取值，用get()方法，這是第一個操作；擷取到值之後給這個值加上n，這是第二個操作；将進行過加法運算的值，再次放入map裡面是第三個操作。所謂操作的原子性是指：在多線程并發的場景下，上面的三個操作是原子性的，也就是不可分割的。不會出現A線程get了數值，B線程同時也get到了該數值，兩個線程同時為該值做運算并先後再次放入的情況，這種情況對于

AtomicInteger

而言是不會出現的，

AtomicInteger

操作是線程安全的、不可分割的。

• addAndGet()

  - 将給定的值加到目前值上，并在加法後傳回新值，并保證操作的原子性。

• getAndAdd()

  - 将給定的值加到目前值上，并傳回舊值，并保證操作的原子性。

• incrementAndGet()

  - 将目前值增加1，并在增加後傳回新值。它相當于

  ++i

  操作，并保證操作的原子性。

• getAndIncrement()

  - 将目前值增加1并傳回舊值。相當于

  ++i

  操作，并保證操作的原子性。

• decrementAndGet()

  - 将目前值減去1，并在減去後傳回新值，相當于

  i--

  操作，并保證操作的原子性。

• getAndDecrement()

  - 将目前值減去1，并傳回舊值。它相當于

  --i

  操作，并保證操作的原子性。

下面是AtomicInteger原子性操作方法的例子

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //初始值為100的atomic Integer
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);
         
        System.out.println(atomicInteger.addAndGet(2));         //加2并傳回102
        System.out.println(atomicInteger);                      //102
         
        System.out.println(atomicInteger.getAndAdd(2));         //先擷取102，再加2
        System.out.println(atomicInteger);                      //104
         
        System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());    //加1再擷取105   
        System.out.println(atomicInteger);                      //105   
                 
        System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());    //先擷取105再加1
        System.out.println(atomicInteger);                      //106
         
        System.out.println(atomicInteger.decrementAndGet());    //減1再擷取105
        System.out.println(atomicInteger);                      //105
         
        System.out.println(atomicInteger.getAndDecrement());    //先擷取105，再減1
        System.out.println(atomicInteger);                      //104
    }
}
           

2.2. 數值比對及交換操作

compareAndSet操作将一個記憶體位置的内容與一個給定的值進行比較，隻有當它們相同時，才會将該記憶體位置的内容修改為一個給定的新值。這個過程是以單個原子操作的方式完成的。

compareAndSet方法：如果

目前值==預期值

，則将值設定為給定的更新值。

boolean compareAndSet(int expect, int update)
           

• expect是預期值
• update是更新值

AtomicInteger compareAndSet() 方法的例子

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //初始值為100的atomic Integer
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);


        //目前值100 = 預期值100，是以設定atomicInteger=110
        boolean isSuccess = atomicInteger.compareAndSet(100,110);  
        System.out.println(isSuccess);      //輸出結果為true表示操作成功


        //目前值110 = 預期值100？不相等，是以atomicInteger仍然等于110
        isSuccess = atomicInteger.compareAndSet(100,120);  
        System.out.println(isSuccess);      //輸出結果為false表示操作失敗
    }
}
           

3. 總結

AtomicInteger

可以幫助我們在不使用synchronized同步鎖的情況下，實作在多線程場景下int數值操作的線程安全，操作的原子性。并且使用

AtomicInteger

來實作int數值的原子操作，遠比使用synchronized同步鎖效率更高。

java.util.concurrent.atomic

包不僅為我們提供了

AtomicInteger

，還提供了AtomicBoolean布爾原子操作類、AtomicLong長整型布爾原子操作類、AtomicReference對象原子操作類、AtomicIntegerArray整型數組原子操作類、AtomicLongArray長整型數組原子操作類、AtomicReferenceArray對象數組原子操作類。

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