Atomic*系列原子类相关知识

文章目录

• • • Atomic*特点
    • Atomic*系列
    • Atomic*缺点
    • 参考

Atomic*特点

1. Atomic* 按锁的类型来区分应该是属于乐观锁，就是多个线程在读取使用变量的时候是互不影响，非阻塞式的。
2. sun.misc.Unsafe里面包含了大量的C代码和多种直接操作内存和原子能力的方法，所以被标记为不安全的，Atomic*系列主要就是使用了这个类的能力，来实现了非阻塞时的线程安全。Unsafe是一个非对外的类，内部是采用了单例模式来实现的，如果需要使用的话，可以通过反射的方式获取Unsafe内部的theUnsafe成员变量，从而获取Unsafe的实例。
   • Unsafe类中包含了大量compareAndSwap* 的方法，支持int、long、object、array等类型，参数都是类似的。
   • obj指的是要修改的变量所在的类地址，也就是起始内存地址，数组则对应第一个元素的内存地址；
   • argAddrOffset指的是基于obj的地址，需要偏移的地址，即待修改的变量地址=obj的起始地址+argAddrOffset，数组则直接对应下表，UnSafe这个类中有大量的方法可以获取某个变量的偏移量地址，如成员变量使用objectFieldOffset方法获取变量偏移量，静态变量使用staticFieldOffset方法获取变量便宜量；
   • expectValue指的是期望的值，即上一次读取到该线程工作内存中的值，如果两个值一致，则说明变量没有被修改，即可以直接将updateValue的值更新到主内存，否则更新失败，需要注意的是，这个比较和更新的动作是原子的，都JVM底层定义的原子操作来保证其原子性；
   • updateValue指的是待更新到主内存中的值。
   • 返回值为true则说明更新成功，返回false则说明更新识别，有可能是其他的线程更细了这个值

   U.getAnd*（obj,argAddrOffset,value）
              

   • 获取并做某些处理，可以是增加也可以是替换，如getAndAddInt()、getAndSetInt()等，返回的值都是修改之前的值，并且这些操作都是源自的操作，有JVM底层来保证。
3. UnSafe类只提供了先获取再更新的方法，所以Atomic中提供的更新再获取的方法都是上层基于getAnd方法自定义逻辑来做的。
4. Atomic*通过UnSafe来保证原子性，通过使用volatile来修饰value变量从而保证可见性，从而达到了我们的目的。

Atomic*系列

• AtomicInteger
• AtomicBoolean【底层是通过AtomicInteger来实现的，通过0-false，1-true来表示】
• AtomicLong
• AtomicReference

都是用原子的方式来更新指定类型的值

• AtomicIntegerArray
• AtomicLongArray
• AtomicReferenceArray

可以直接操作数组的某个元素的值，保证更改元素的原子性，另外所有的array都是经过一次clone后才存储到Atomic*中的

• AtomicIntegerFieldUpdater
• AtomicLongFieldUpdater
• AtomicReferenceFieldUpdater

可以修改某些类的成员变量，前提是这个类的变量是非静态的，且是非final的，可访问的

• AtomicMarkableReference
• AtomicStampedReference

添加了版本号的原子类，可以用来解决ABA问题，Markable只支持true、false两种状态，stamped支持多种状态

• DoubleAccumulator【与LongAccumulator类型，只是类型变成了Double】
• DoubleAdder【与LongAdder类型，只是类型变成了Double】
• LongAccumulator【比LongAdder强大，支持只定义base的初始值，以及自定义累计方式，LongAdder相当于是base为0和累计方式固定为相加的LongAccumulator】
• LongAdder【相当于是LongAccumulator的一个特例，base为0的特例】

jdk1.8增加的新特性，主要是增加了吞吐量，主要是通过在cas冲突时采用变量数组Cell[]的方式来将该线程待更新的值先更新到数组的其他位置，有点类似ConcurrentHashMap中的分段锁的概念，他们都有一个通病：由于在内部没有加锁，所以在多线程中调用sum和reset等方法，会出现不精确的问题，但是在单线程中调用是正确的，该类型的变量可以用在统计类似点击量和浏览量等并发高，但不要求精确的场景中，不能替代Atomic*系列

Atomic*缺点

• 当线程之间存在激烈的竞争时，容易出现某个线程长时间无法插入数据，从而导致多次循环，浪费CPU资源的情况。
• 同时采用普通的CAS来保证数据的安全，还容易出现ABA的问题，即某个数据从一个初始状态，经过多个状态变化后又回到初始状态，却被当做该数据是没有被更改过，这种情况在某些业务场景中是有问题的，这种问题可以通过采用带版本号的修改的方式来解决，即给每一次修改都添加一个版本。

参考

Java JUC之Atomic系列12大类实例讲解和原理分解

线程安全性详解(原子性、可见性、有序性)