标签：obj vat exp 并发 tom 实例 tostring 后台 unsafe
在并发编程中很容易出现并发安全问题，最简单的例子就是多线程更新变量i=1，多个线程执行i++操作，就有可能获取不到正确的值，而这个问题，最常用的方法是通过Synchronized进行控制来达到线程安全的目的。但是由于synchronized是采用的是悲观锁策略，并不是特别高效的一种解决方案。实际上，在J.U.C下的Atomic包提供了一系列的操作简单，性能高效，并能保证线程安全的类去更新多种类型。Atomic包下的这些类都是采用乐观锁策略CAS来更新数据。
CAS操作（又称为无锁操作）是一种乐观锁策略。它假设所有线程访问共享资源的时候不会出现冲突，因此不会阻塞其他线程的操作。那么，如果出现冲突了怎么办？无锁操作是使用CAS(compare and swap)来鉴别线程是否出现冲突，出现冲突就重试当前操作直到没有冲突为止。
举例说明：
Atomic包中的AtomicInteger类，是通过Unsafe类下的native函数compareAndSwapInt自旋来保证原子性，
其中incrementAndGet函数调用的getAndAddInt函数如下所示：
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
do {
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
return var5;
}CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。
可见只有自旋实现更新数据操作之后，while循环才能够结束。
compareAndSwapInt函数可知，自旋时间过长会对性能是很大的消耗。Atomic包中原子更新基本类型的工具类：
AtomicBoolean：以原子更新的方式更新boolean；
AtomicInteger：以原子更新的方式更新Integer;
AtomicLong：以原子更新的方式更新Long；
这几个类的用法基本一致，这里以AtomicInteger为例总结常用的方法
原理不再赘述，参考上文compareAndSwapInt函数。
AtomicInteger使用示例：
public class AtomicExample {
private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2);
public static void main(String[] args) {
System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());
System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
// 2 4 4为了解决自旋导致的性能问题，JDK8在Atomic包中推出了LongAdder类。LongAdder采用的方法是，共享热点数据分离的计数：将一个数字的值拆分为一个数组。不同线程会命中到数组的不同槽中，各个线程只对自己槽中的那个值进行CAS操作，这样热点就被分散了，冲突的概率就小很多；要得到这个数字的话，就要把这个值加起来。相比AtomicLong，并发量大大提高。
优点：有很高性能的并发写的能力
缺点：读取的性能不是很高效，而且如果读取的时候出现并发写的话，结果可能不是正确的
Atomic包中提供能原子更新数组中元素的工具类：
AtomicIntegerArray：原子更新整型数组中的元素；
AtomicLongArray：原子更新长整型数组中的元素；
AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组中的元素
这几个类的用法一致，就以AtomicIntegerArray来总结下常用的方法：
AtomicIntegerArray与AtomicInteger的方法基本一致，只不过在前者的方法中会多一个指定数组索引位i。
AtomicIntegerArray使用示例：
public class AtomicExample {
private static int[] value = new int[]{1, 2, 3};
private static AtomicIntegerArray integerArray = new AtomicIntegerArray(value);
public static void main(String[] args) {
//对数组中索引为2的位置的元素加3
int result = integerArray.getAndAdd(2, 3);
System.out.println(integerArray.get(2));
System.out.println(result);
}
}
// 6 3如果需要原子更新引用类型变量的话，为了保证线程安全，Atomic也提供了相关的类：
AtomicReference使用示例：
public class AtomicExample {
private static AtomicReference<User> reference = new AtomicReference<>();
public static void main(String[] args) {
User user1 = new User("a", 1);
reference.set(user1);
User user2 = new User("b",2);
User user = reference.getAndSet(user2);
System.out.println(user);
System.out.println(reference.get());
}
static class User {
private String userName;
private int age;
public User(String userName, int age) {
this.userName = userName;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
}
// User{userName='a', age=1}
// User{userName='b', age=2}AtomicReferenceFieldUpdater使用示例：
public class AtomicExample {
public static void main(String[] args) {
AtomicReferenceFieldUpdater updater = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(Dog.class, String.class, "name");
Dog dog1 = new Dog();
updater.compareAndSet(dog1, dog1.name, "cat");
System.out.println(dog1.name);
}
}
class Dog {
volatile String name = "dog1";
}如果需要更新对象的某个字段，Atomic同样也提供了相应的原子操作类：
要想使用原子更新字段需要两步操作：
原子更新字段类型类都是抽象类，只能通过静态方法newUpdater来创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类和属性；
更新类的属性必须使用public volatile进行修饰；
AtomicIntegerFieldUpdater使用示例：
public class AtomicExample {
private static AtomicIntegerFieldUpdater updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "age");
public static void main(String[] args) {
User user = new User("a", 1);
System.out.println(updater.getAndAdd(user, 5));
System.out.println(updater.addAndGet(user, 1));
System.out.println(updater.get(user));
}
static class User {
private String userName;
public volatile int age;
public User(String userName, int age) {
this.userName = userName;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
}AtomicStampedReference：原子更新引用类型，这种更新方式会带有版本号，从而解决CAS的ABA问题
AtomicStampedReference使用示例：
public class AtomicExample {
public static void main(String[] args) {
Integer init1 = 1110;
// Integer init2 = 126;
AtomicStampedReference<Integer> reference = new AtomicStampedReference<>(init1, 1);
int curent1 = reference.getReference();
// Integer current2 = reference.getReference();
reference.compareAndSet(reference.getReference(), reference.getReference() + 1, reference.getStamp(), reference.getStamp() + 1);//正确写法
// reference.compareAndSet(current2, current2+1, reference.getStamp(), reference.getStamp() + 1);//正确写法
// reference.compareAndSet(1110, 1111, reference.getStamp(), reference.getStamp() + 1);//错误写法
// reference.compareAndSet(curent1, curent1+1, reference.getStamp(), reference.getStamp() + 1);//错误写法
// reference.compareAndSet(current2, current2 + 1, reference.getStamp(), reference.getStamp() + 1);
System.out.println("reference.getReference() = " + reference.getReference());
}
}参考上面的代码，分享一个笔者遇到的一次坑。AtomicStampedReference的compareAndSet函数中，前两个参数是使用包装类的。所以当参数超过128时，而且传入参数并不是reference.getReference()获取的话，会导致expectedReference == current.reference为false，则无法进行更新。
public boolean compareAndSet(V expectedReference,
V newReference,
int expectedStamp,
int newStamp) {
Pair<V> current = pair;
return
expectedReference == current.reference &&
expectedStamp == current.stamp &&
((newReference == current.reference &&
newStamp == current.stamp) ||
casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));
}最后，限于笔者经验水平有限，欢迎读者就文中的观点提出宝贵的建议和意见。如果想获得更多的学习资源或者想和更多的是技术爱好者一起交流，可以关注我的公众号『全菜工程师小辉』后台回复关键词领取学习资料、进入前后端技术交流群和程序员副业群。同时也可以加入程序员副业群Q群：735764906?一起交流。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/mseddl/p/11541248.html
