Java从JDK 1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包（以下简称Atomic包），这个包中的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。

 

悲观锁与乐观锁

悲观锁，认为数据发生并发冲突的概率很大，所以读操作之前就上锁。synchronized关键字，ReentrantLock 都是悲观锁的典型例子。

对于乐观锁，认为数据发生并发冲突的概率比较小，所以读操作之前不上锁。等到写操作的时候，再判断数据在此期间是否被其 他线程修改了。如果被其他线程修改了，就把数据重新读出来，重复该过程；如果没有被修改，就写回去。判断数据是否被修改，同时写 回新值，这两个操作要合成一个原子操作，也就是CAS（Compare And Set）。

 

原子更新基本类型类

使用原子的方式更新基本类型，Atomic包提供了以下3个类。

❑ AtomicBoolean：原子更新布尔类型。

❑ AtomicInteger：原子更新整型。

❑ AtomicLong：原子更新长整型。

以上3个类提供的方法类似以AtomicInteger为例进行讲解，AtomicInteger的常用方法如下。

❑ int addAndGet（int delta）：以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回结果。

❑ boolean compareAndSet（int expect，int update）：如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将该值设置为输入的值。

❑ int getAndIncrement()：以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增前的值。

❑ void lazySet（int newValue）：最终会设置成newValue，使用lazySet设置值后，可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。

❑ int getAndSet（int newValue）：以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。

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());
    }
}

　　

Unsafe的CAS

CAS函数，其实是封装的Unsafe类中的一个native函 数，如下所示。

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

AtomicInteger封装过的compareAndSet有两个参数。

第一个参数e xpect是指变量的旧值（是读出来的值，写回去的时候，希望没有被其 他线程修改，所以称为expect）；

第二个参数update是指变量的新值 （修改过的，希望写入的值）。

当expect等于变量当前的值时，说明 在修改的期间，没有其他线程对此变量进行过修改，所以可以成功写 入，变量被更新为update，返回true；否则返回false。

Unsafe类是整个Concurrent包的基础，里面所有函数都是native 的。具体到compareAndSwapInt函数，如下所示。

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

该函数有4个参数。在前两个参数中，第一个是对象（也就是 AtomicInteger 对象），第二个是对象的成员变量（也就是AtomictInteger里面包的int变量value），后两个参数保持不变。 要特别说明一下第二个参数，它是一个long型的整数，经常被称为xxxOffset，意思是某个成员变量在对应的类中的内存偏移量（该变 量在内存中的位置），表示该成员变量本身。在Unsafe中专门有一个函数，把成员变量转化成偏移量，如下所示。

public native long objectFieldOffset(Field var1);

所有调用CAS的地方，都会先通过这个函数把成员变量转换成一个 Offset。以AtomicInteger为例：

 

 从上面代码可以看到，无论是Unsafe还是valueOffset，都是静态 的，也就是类级别的，所有对象共用的。 在转化的时候，先通过反射（getDeclaredField）获取value成员 变量对应的Field对象，再通过objectFieldOffset函数转化成valueOffset。此处的valueOffset就代表了value变量本身，后面执行CAS操作 的时候，不是直接操作value，而是操作valueOffset。

 

 

 

 

参考: Java并发编程的艺术 7.1 原子更新基本类型类

　　Java并发实现原理：Atomic类