AtomicInteger类的理解与使用

AtomicInteger类的理解与使用

首先看两段代码，一段是Integer的，一段是AtomicInteger的，为以下：

public class Sample1 {

private static Integer count = 0;

synchronized public static void increment() {
count++;
}

}

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以下是AtomicInteger的：

public class Sample2 {

private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

public static void increment() {
count.getAndIncrement();
}

}

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以上两段代码，在使用Integer的时候，必须加上synchronized保证不会出现并发线程同时访问的情况，而在AtomicInteger中却不用加上synchronized，在这里AtomicInteger是提供原子操作的，下面就对这进行相应的介绍。

AtomicInteger介绍

AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类，通过线程安全的方式操作加减。

AtomicInteger使用场景

AtomicInteger提供原子操作来进行Integer的使用，因此十分适合高并发情况下的使用。

AtomicInteger源码部分讲解

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

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

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

private volatile int value;

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以上为AtomicInteger中的部分源码，在这里说下其中的value，这里value使用了volatile关键字，volatile在这里可以做到的作用是使得多个线程可以共享变量，但是问题在于使用volatile将使得VM优化失去作用，导致效率较低，所以要在必要的时候使用，因此AtomicInteger类不要随意使用，要在使用场景下使用。

AtomicInteger实例使用

以下就是在多线程情况下，使用AtomicInteger的一个实例，这段代码是借用IT宅中的一段代码。

public class AtomicTest {

static long randomTime() {
return (long) (Math.random() * 1000);
}

public static void main(String[] args) {
// 阻塞队列，能容纳100个文件
final BlockingQueue<File> queue = new LinkedBlockingQueue<File>(100);
// 线程池
final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
final File root = new File("D:\\ISO");
// 完成标志
final File exitFile = new File("");
// 原子整型，读个数
// AtomicInteger可以在并发情况下达到原子化更新，避免使用了synchronized，而且性能非常高。
final AtomicInteger rc = new AtomicInteger();
// 原子整型，写个数
final AtomicInteger wc = new AtomicInteger();
// 读线程
Runnable read = new Runnable() {
public void run() {
scanFile(root);
scanFile(exitFile);
}

public void scanFile(File file) {
if (file.isDirectory()) {
File[] files = file.listFiles(new FileFilter() {
public boolean accept(File pathname) {
return pathname.isDirectory() || pathname.getPath().endsWith(".iso");
}
});
for (File one : files)
scanFile(one);
} else {
try {
// 原子整型的incrementAndGet方法，以原子方式将当前值加 1，返回更新的值
int index = rc.incrementAndGet();
System.out.println("Read0: " + index + " " + file.getPath());
// 添加到阻塞队列中
queue.put(file);
} catch (InterruptedException e) {

}
}
}
};
// submit方法提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。
exec.submit(read);

// 四个写线程
for (int index = 0; index < 4; index++) {
// write thread
final int num = index;
Runnable write = new Runnable() {
String threadName = "Write" + num;

public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(randomTime());
// 原子整型的incrementAndGet方法，以原子方式将当前值加 1，返回更新的值
int index = wc.incrementAndGet();
// 获取并移除此队列的头部，在元素变得可用之前一直等待（如果有必要）。
File file = queue.take();
// 队列已经无对象
if (file == exitFile) {
// 再次添加"标志"，以让其他线程正常退出
queue.put(exitFile);
break;
}
System.out.println(threadName + ": " + index + " " + file.getPath());
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}

};
exec.submit(write);
}
exec.shutdown();
}

}

在Java语言中，++i和i++操作并不是线程安全的，在使用的时候，不可避免的会用到synchronized关键字。而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口。咳哟参考我之前写的一篇博客http://www.cnblogs.com/sharkli/p/5597148.html,今天偶然发现可以不用synchronized使用AtomicInteger完成同样的功能，具体代码如下，

　　可以发现结果都是2000000，也就是说AtomicInteger是线程安全的。

值得一看。

这里，我们来看看AtomicInteger是如何使用非阻塞算法来实现并发控制的。

AtomicInteger的关键域只有一下3个：

 

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates  

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();  

private static final long valueOffset;  

private volatile int value;  

 这里， unsafe是java提供的获得对对象内存地址访问的类，注释已经清楚的写出了，它的作用就是在更新操作时提供“比较并替换”的作用。实际上就是AtomicInteger中的一个工具。

valueOffset是用来记录value本身在内存的便宜地址的，这个记录，也主要是为了在更新操作在内存中找到value的位置，方便比较。

注意：value是用来存储整数的时间变量，这里被声明为volatile，就是为了保证在更新操作时，当前线程可以拿到value最新的值（并发环境下，value可能已经被其他线程更新了）。

这里，我们以自增的代码为例，可以看到这个并发控制的核心算法：

 

/**

* Atomically increments by one the current value.

*

* @return the updated value

*/

public final int incrementAndGet() {

for (;;) {

//这里可以拿到value的最新值

int current = get();

int next = current + 1;

if (compareAndSet(current, next))

return next;

}

}

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {

//使用unsafe的native方法，实现高效的硬件级别CAS

return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);

}