AtomicInteger源码解析-Java8

前言

　　最近在看JDK源码，发现好多地方都用到了AtomicInteger原子类，所以打算将AtmoicInteger的源码过一遍。

　　本文将分为两部分，一部分是简单介绍AtmoicInteger的用法，第二部分是AtomicInteger的源码，我在源码中做了比较详细的注释。

简单使用AtomicInteger

　　下面介绍AtomicInteger的一部分API的使用示例，未列出的api可以在后面的源码中看到用法

package cn.ganlixin;

import org.junit.Test;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * 描述:
 * 测试使用AtomicInteger
 *
 * @author ganlixin
 * @create 2020-06-11
 */
public class TestAtomicInteger {

    @Test
    public void test() {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
        // AtomicInteger ai = new AtomicInteger(10); 赋初始值为10

        System.out.println(atomicInteger.get()); // 0

        // 修改值
        atomicInteger.set(100);

        // 获取当前值，然后设置新值
        System.out.println(atomicInteger.getAndSet(99));// 100
        System.out.println(atomicInteger.get()); // 99

        // 获取当前值，然后对其进行加20
        System.out.println(atomicInteger.getAndAdd(20)); // 99
        System.out.println(atomicInteger.get()); // 119

        // lazySet和set功能一样，但是不能保证立即修改值（最终会修改）
        atomicInteger.lazySet(100);
        System.out.println(atomicInteger.get()); // 100

        // 新增1并返回新值，原子操作
        System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet()); // 101

        // CAS原子操作更改value
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(102, 1000)); // false
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(101, 1000)); // true
    }
}

　　

AtomicInteger源码

　　源码如下，AtomicInteger的源码还是比较好理解的，基本没有难点，其中涉及到Unsafe类的使用，可以美团技术博客（Java魔法类-Unsafe应用解析）。

package java.util.concurrent.atomic;

import sun.misc.Unsafe;

import java.util.function.IntBinaryOperator;
import java.util.function.IntUnaryOperator;

/**
 * 原子类
 */
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;

    // Unsafe可以执行低级别、不安全操作的方法，比如直接访问系统内存资源、自主管理内存资源等
    // 使用Unsafe，可以实现内存操作、CAS、内存屏障...在AtomicInteger中，主要用来进行CAS操作
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

    // value就是AtomicInteger保存的值，因为加了volatile关键字，所以在并发操作时，多线程能感知数据发生变化
    private volatile int value;

    // 该字段用来保存内存偏移地址，会在下面的静态代码块初始化
    private static final long valueOffset;

    static {
        try {
            // valueOffset为字段value的内存偏移地址（相对于atomicInteger对象基地址的偏移）
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) {
            throw new Error(ex);
        }
    }

    /**
     * 创建AtomicInteger对象，并设置初始值
     *
     * @param initialValue 初始值
     */
    public AtomicInteger(int initialValue) {
        value = initialValue;
    }

    /**
     * 创建AtomicInteger对象，初始值为0
     */
    public AtomicInteger() {
    }

    /**
     * 获取value.
     *
     * @return 当前的value
     */
    public final int get() {
        return value;
    }

    /**
     * 立即修改或者设置value
     * set操作能够保证可见性，避免指令重排
     *
     * @param newValue 设置的新值
     */
    public final void set(int newValue) {
        value = newValue;
    }

    /**
     * 不会立即修改或者设置值（但是最终会）
     * lazySet不能保证可见性，可能会发生指令重排，但是性能比set高
     *
     * @param newValue 要设置的值
     * @since 1.6
     */
    public final void lazySet(int newValue) {
        unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
    }

    /**
     * 设置新值，并且返回旧值（原子操作）
     *
     * @param newValue 新值
     * @return 旧值
     */
    public final int getAndSet(int newValue) {
        return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
    }

    /**
     * 原子操作，CAS，当value和expect相等时，才将value修改为update
     *
     * @param expect 期望value的值
     * @param update 要修改的值
     * @return true:value和expect相等，且完成修改；false:value和expect不相等
     */
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

    /**
     * 和compareAndSet相同功能，都是使用CAS原子操作，但是无法保证多个线程CAS的有序性
     *
     * @param expect 期望的value值
     * @param update 更改后的值
     * @return 操作是否成功
     */
    public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

    /**
     * 将value加1，然后返回旧值，原子操作
     *
     * @return 旧值
     */
    public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

    /**
     * 将value减1，然后返回旧值，原子操作
     *
     * @return 旧值
     */
    public final int getAndDecrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
    }

    /**
     * 对value增加指定值，然后返回旧值，原子操作
     *
     * @param delta 要加的值
     * @return 旧值
     */
    public final int getAndAdd(int delta) {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
    }

    /**
     * 将value加1，并返回新值，原子操作
     *
     * @return value加1后的值
     */
    public final int incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
    }

    /**
     * 将value减1，并返回新值，原子操作
     *
     * @return value减1后的新值
     */
    public final int decrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;
    }

    /**
     * 对value增加值，然后返回新值，原子操作
     *
     * @param delta 新增的值
     * @return value新增后的值
     */
    public final int addAndGet(int delta) {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta) + delta;
    }

    /**
     * 传入Function，对value进行操作（同样使用CAS保证原子性），会一直重试直到成功才中断，然后返回旧值
     *
     * @param updateFunction a side-effect-free function
     * @return 旧值
     * @since 1.8
     */
    public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
        int prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = updateFunction.applyAsInt(prev);
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return prev;
    }

    /**
     * 传入Function，对value进行操作（同样使用CAS保证原子性），会一直重试直到成功才中断，然后返回新值
     *
     * @param updateFunction a side-effect-free function
     * @return the updated value
     * @since 1.8
     */
    public final int updateAndGet(IntUnaryOperator updateFunction) {
        int prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = updateFunction.applyAsInt(prev);
            // 一直重试，直到CAS操作成功
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return next;
    }

    /**
     * Atomically updates the current value with the results of
     * applying the given function to the current and given values,
     * returning the previous value. The function should be
     * side-effect-free, since it may be re-applied when attempted
     * updates fail due to contention among threads.  The function
     * is applied with the current value as its first argument,
     * and the given update as the second argument.
     *
     * @param x                   the update value
     * @param accumulatorFunction a side-effect-free function of two arguments
     * @return the previous value
     * @since 1.8
     */
    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;
    }

    /**
     * Atomically updates the current value with the results of
     * applying the given function to the current and given values,
     * returning the updated value. The function should be
     * side-effect-free, since it may be re-applied when attempted
     * updates fail due to contention among threads.  The function
     * is applied with the current value as its first argument,
     * and the given update as the second argument.
     *
     * @param x                   the update value
     * @param accumulatorFunction a side-effect-free function of two arguments
     * @return the updated value
     * @since 1.8
     */
    public final int accumulateAndGet(int x, IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
        int prev, next;
        do {
            prev = get();
            next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
        } while (!compareAndSet(prev, next));
        return next;
    }

    public String toString() {
        return Integer.toString(get());
    }

    public int intValue() {
        return get();
    }

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

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

    public double doubleValue() {
        return (double) get();
    }
}

　

　　原文地址：https://www.cnblogs.com/-beyond/p/13095768.html