JAVA并发之AtomicInteger原理分析
本篇文章我们以AtomicInteger为例子,主要讲解下CAS(Compare And Swap)功能是如何在AtomicInteger中使用的,以及提供CAS功能的Unsafe对象。
我们先从一个例子开始吧。假设现在我们要实现多线程应用中的int值自增(单个应用范围),应该怎么做呢?
我们可能首先想到的是利用synchronized关键字,大概的代码如下:private static volatile int value; public static void main(String[] args) { Runnable run = new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 1000; i++) { increaseBySync(); } } }; Thread t1 = new Thread(run); Thread t2 = new Thread(run); t1.start(); t2.start(); while (Thread.activeCount() > 1) { Thread.yield(); } System.out.println(value); } private static synchronized int increaseBySync() { return value++; }
上面的例子有两个线程同时对value变量做自增操作,通过对increaseBySync方法加synchronized锁实现了线程安全的int值自增。synchronized性能问题
当多个线程访问某个syncronized方法或者代码块的时候,线程间的切换和其他线程等待的时间间隔(取决于OS实现,存在不确定性),由此带来的性能损耗是比较大的。从JDK5开始,我们可以借助于java.util.concurrent.atomic包所提供的一些工具类,来实现上述的功能,AtomicInteger就是其中的一个类,它使用了CPU级别的CAS功能,利用它我们可以写出更高效的代码。 private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0); public static void main(String[] args) { Runnable run = new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 1000; i++) { atomicInteger.incrementAndGet(); } } }; Thread t1 = new Thread(run); Thread t2 = new Thread(run); t1.start(); t2.start(); while (Thread.activeCount() > 1) { Thread.yield(); } System.out.println(atomicInteger.get()); }
上面的代码同样能达到多线程自增的效果,但是更高效。AtomicInteger源码分析
下面我们来看下AtomicInteger内部是如何实现的呢。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;
首先它有一个用volatile修饰的int变量value,volatile这里主要是保证对value值的更新对每个线程的可见性,关于volatile的介绍可以参考文章末的链接。
这里比较关键的是Unsafe类型的对象。通过它的名字JDK开发者想告诉我们它是不安全的,但是它又提供了一些JVM无法提供的功能,例如CAS就是其中一个。CAS
下面是AtomicInteger类中的一个方法,它通过Unsafe对象调用了CAS功能。CAS是目前几乎所有CPU都提供的一个功能,而且是原子操作,借助它可以实现很多高效的功能。public final boolean compareAndSet(int expect, int update) { return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); }其他atomic工具类
java.util.concurrent.atomic包下面Atomic开头的类都是基于CAS实现的,大家有兴趣可以看看源码,如果理解了上面所说的,其他的都很类似。 AtomicBooleanAtomicIntegerArrayAtomicLongAtomicReference…其他文章
Java并发之volatile关键字Demo代码位置
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