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引言

Java從JDK1.5開始提供了java.util.concurrent.atomic包，方便程序員在多線程環境下，無鎖的進行原子操作。原子變量的底層使用了處理器提供的原子指令，但是不同的CPU架構可能提供的原子指令不一樣，也有可能需要某種形式的內部鎖,所以該方法不能絕對保證線程不被阻塞。

Atomic包介紹

在Atomic包里一共有12個類，四種原子更新方式，分別是原子更新基本類型，原子更新數組，原子更新引用和原子更新字段。Atomic包里的類基本都是使用Unsafe實現的包裝類。

原子更新基本類型類

用于通過原子的方式更新基本類型，Atomic包提供了以下三個類：

AtomicBoolean：原子更新布爾類型。
AtomicInteger：原子更新整型。
AtomicLong：原子更新長整型。
AtomicInteger的常用方法如下：

int addAndGet(int delta) ：以原子方式將輸入的數值與實例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回結果
boolean compareAndSet(int expect, int update) ：如果輸入的數值等于預期值，則以原子方式將該值設置為輸入的值。
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)：最終會設置成newValue，使用lazySet設置值后，可能導致其他線程在之后的一小段時間內還是可以讀到舊的值 int getAndSet(int newValue)：以原子方式設置為newValue的值，并返回舊值。

AtomicInteger例子代碼如下：

									import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

									public class AtomicIntegerTest {

									    static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);

									    public static void main(String[] args) {

									        System.out.println(ai.getAndIncrement());

									        System.out.println(ai.get());

									    }

									}

輸出

1

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餐后甜點

Atomic包提供了三種基本類型的原子更新，但是Java的基本類型里還有char，float和double等。那么問題來了，如何原子的更新其他的基本類型呢？Atomic包里的類基本都是使用Unsafe實現的，讓我們一起看下Unsafe的源碼，發現Unsafe只提供了三種CAS方法，compareAndSwapObject，compareAndSwapInt和compareAndSwapLong，再看AtomicBoolean源碼，發現其是先把Boolean轉換成整型，再使用compareAndSwapInt進行CAS，所以原子更新double也可以用類似的思路來實現。

原子更新數組類

通過原子的方式更新數組里的某個元素，Atomic包提供了以下三個類：

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

AtomicIntegerArray類主要是提供原子的方式更新數組里的整型，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)：如果當前值等于預期值，則以原子方式將數組位置i的元素設置成update值。

實例代碼如下：

									public class AtomicIntegerArrayTest {

									    static int[] value = new int[] { 1, 2 };

									    static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);

									    public static void main(String[] args) {

									        ai.getAndSet(0, 3);

									        System.out.println(ai.get(0));

									        System.out.println(value[0]);

									    }

									}

輸出

3

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AtomicIntegerArray類需要注意的是，數組value通過構造方法傳遞進去，然后AtomicIntegerArray會將當前數組復制一份，所以當AtomicIntegerArray對內部的數組元素進行修改時，不會影響到傳入的數組。

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，如果要原子的更新多個變量，就需要使用這個原子更新引用類型提供的類。Atomic包提供了以下三個類：

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。可以原子的更新一個布爾類型的標記位和引用類型。構造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark)
AtomicReference的使用例子代碼如下：

									public class AtomicReferenceTest {

									    public static AtomicReference<user> atomicUserRef = new AtomicReference</user><user>();

									    public static void main(String[] args) {

									        User user = new User("conan", 15);

									        atomicUserRef.set(user);

									        User updateUser = new User("Shinichi", 17);

									        atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);

									        System.out.println(atomicUserRef.get().getName());

									        System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());

									    }

									    static class User {

									        private String name;

									        private int old;

									        public User(String name, int old) {

									            this.name = name;

									            this.old = old;

									        }

									        public String getName() {

									            return name;

									        }

									        public int getOld() {

									            return old;

									        }

									    }

									}

輸出

1 2	`Shinichi` `17`

原子更新字段類

如果我們只需要某個類里的某個字段，那么就需要使用原子更新字段類，Atomic包提供了以下三個類：

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。該類將整數值與引用關聯起來，可用于原子的更數據和數據的版本號，可以解決使用CAS進行原子更新時，可能出現的ABA問題。

原子更新字段類都是抽象類，每次使用都時候必須使用靜態方法newUpdater創建一個更新器。原子更新類的字段的必須使用public volatile修飾符。

第一步，因為原子更新字段類都是抽象類，每次使用的時候必須使用靜態方法AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater創建一個更新器，并且需要設置想要更新的類和屬性。第二步，更新類的字段（屬性）必須使用public volatile修飾符(private volatile int old)

AtomicIntegerFieldUpdater的例子代碼如下：

									public class AtomicIntegerFieldUpdaterTest {

									    private static AtomicIntegerFieldUpdater<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater

									                .newUpdater(User.class, "old");

									    public static void main(String[] args) {

									        User conan = new User("conan", 10);

									        System.out.println(a.getAndIncrement(conan));

									        System.out.println(a.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;

									        }

									    }

									}