AtomicInteger類源碼筆記

AtomicInteger類位于concurrent.atomic包下,它的主要用來(lái)支持對(duì)int或Integer類型進(jìn)行的原子操作滩愁。原子操作可以保證線程安全性,因此,AtomicInteger類也常常用來(lái)做線程安全計(jì)數(shù)器括堤,他的作用是int和Integer不可替代的。

原子操作指一個(gè)操作不可被分割绍移,也不可被重排序悄窃,執(zhí)行的結(jié)果要么成功要么失敗。這里的操作可以是一條或多條指令蹂窖。

AtomicInteger類也繼承了Number類轧抗。Number類是一個(gè)抽象類,也是所有可以轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)類型的數(shù)值型類的父類瞬测。他的主要作用是對(duì)數(shù)值型數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換進(jìn)行規(guī)范横媚。

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable

所在路徑:\java\util\concurrent\atomic\AtomicInteger.java

AtomicInteger類成員變量
AtomicInteger類方法列表

一、成員變量

首先是常規(guī)成員變量月趟,包括序列化id和value等灯蝴。需要注意的是,這里的value屬性是被volatile關(guān)鍵字修飾的孝宗,這是多線程臨界資源定義的一種常規(guī)手法穷躁,表明該屬性具有對(duì)多個(gè)線程的可見性并被禁止指令重排序。

/** serialVersionUID */
private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
/** 存儲(chǔ)對(duì)象值 */
private volatile int value;
/** 存儲(chǔ)對(duì)象在內(nèi)存中的偏移量 */
private static final long valueOffset;

在當(dāng)前的 Java 內(nèi)存模型下碳褒,線程可以把變量保存到本地內(nèi)存(比如機(jī)器的寄存器)中折砸,而不是直接在主存中進(jìn)行讀寫看疗。這就可能造成一個(gè)線程在主存中修改了一個(gè)變量的值,而另外一個(gè)線程還繼續(xù)使用它在寄存器中的變量值的拷貝睦授,造成數(shù)據(jù)的不一致两芳。

要解決這個(gè)問(wèn)題,就需要把變量聲明為volatile去枷,這就指示 JVM怖辆,這個(gè)變量是不穩(wěn)定的,每次使用它都到主存中進(jìn)行讀取删顶。

除了常規(guī)成員變量竖螃,AtomicInteger類還定義了一個(gè)Unsafe類型變量以對(duì)直接內(nèi)存進(jìn)行操作。Unsafe類位于sun.misc包下逗余,用來(lái)操作直接內(nèi)存特咆,它提供的方法多數(shù)是native的。

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

此外录粱,AtomicInteger類定義了一個(gè)靜態(tài)代碼塊腻格,用來(lái)獲取value屬性在內(nèi)存中的偏移量。

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

靜態(tài)代碼塊隨著類的加載而執(zhí)行啥繁,且只執(zhí)行一次菜职,它的原理和static關(guān)鍵字是類似的。一個(gè)類中代碼塊的執(zhí)行順序?yàn)椋红o態(tài)代碼塊 -> 構(gòu)造代碼塊 -> 構(gòu)造函數(shù)

https://www.cnblogs.com/ysocean/p/8194428.html

二旗闽、構(gòu)造器

AtomicInteger的構(gòu)造器比較簡(jiǎn)單酬核,直接使用默認(rèn)構(gòu)造器獲得一個(gè)為0或value初始值,或者通過(guò)參數(shù)給它賦值适室。

public AtomicInteger() {
}

public AtomicInteger(int initialValue) {
    value = initialValue;
}

三嫡意、set()和lazySet()

想要在初始化完成后對(duì)value進(jìn)行賦值,就需要使用set()方法亭病。AtomicInteger提供了兩種set方式鹅很。

1、set()

set()方法可以完成一次直接賦值罪帖。

public final void set(int newValue) {
    value = newValue;
}
2促煮、lazySet()

lazySet()方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)value的非volatile賦值,通過(guò)調(diào)用unsafe.putOrderedInt()方法整袁,直接向固定偏移量的內(nèi)存上寫入數(shù)據(jù)菠齿,但不使其對(duì)其他線程立刻可見(putOrderedInt()是putIntVolatile()的延遲實(shí)現(xiàn))常侣。

public final void lazySet(int newValue) {
    unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
}

lazySet()方法存在的意義是在某些不需要volatile的場(chǎng)景下屑彻,通過(guò)延遲賦值提高程序運(yùn)行的效率澜公。這個(gè)方法很少被上層調(diào)用者使用慌申。

lazySet()方法:https://blog.csdn.net/bluetjs/article/details/52423867

四违帆、get()

想要獲取value的值就需要使用get()方法几于,AtomicInteger除了提供基本的get()方法之外黎侈,還提供了getAndSet()馆蠕,getAndIncrement(),getAndDecrement()是尔,getAndAdd()殉了,getAndUpdate()和getAndAccumulate()等方法。

1拟枚、get()
public final int get() {
    return value;
}
2薪铜、getAndSet()

getAndSet()方法實(shí)際上調(diào)用getAndSetInt()方法,它的底層實(shí)現(xiàn)邏輯是利用getIntVolatile()方法獲取value后進(jìn)行的自旋CAS操作恩溅。

public final int getAndSet(int newValue) {
    return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}

其中unsafe.getAndSetInt()方法的源碼如下所示隔箍,這兩個(gè)方法都是native方法。

public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));

    return var5;
}

CAS操作:http://www.reibang.com/p/ab2c8fce878b

3脚乡、getAndIncrement()蜒滩,getAndDecrement()和getAndAdd()

這兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)的原理和getAndSet()方法基本是一樣的,只是將get出來(lái)的value加1或減1了而已每窖。

/** 自增就是加1帮掉,返回自增前的值 */
public final int getAndIncrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

/** 自減就是減1,返回自增前的值 */
public final int getAndDecrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
}

/** Add操作就是可以自定義增加的值 */
public final int getAndAdd(int delta) {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}

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;
}

/** 自增的同時(shí)返回自增后的值 */
public final int incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}

/** 自減的同時(shí)返回自減后的值 */
public final int decrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;
}
4窒典、getAndUpdate()和getAndAccumulate()

getAndUpdate()和getAndAccumulate()分別以函數(shù)式編程接口IntUnaryOperator和IntBinaryOperator為入?yún)ⅲ瑢?shí)現(xiàn)AtomicInteger的自定義變換稽莉。用戶可以自定義一個(gè)函數(shù)瀑志,讓value按函數(shù)計(jì)算結(jié)果遞增,也可以定義兩個(gè)可以互相翻轉(zhuǎn)的int污秆,使value交替變換劈猪。

public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
    int prev, next;
    do {
        prev = get();
        next = updateFunction.applyAsInt(prev);
    } while (!compareAndSet(prev, next));
    return prev;
}

public final int getAndAccumulate(int x,
                                  IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
    int prev, next;
    do {
        prev = get();
        next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
    } while (!compareAndSet(prev, next));
    return prev;
}

可以看到,兩個(gè)方法的核心都是compareAndSet()良拼,它的源碼為:

/**
 * Atomically sets the value to the given updated value
 * if the current value {@code ==} the expected value.
 *
 * @param expect the expected value
 * @param update the new value
 * @return {@code true} if successful. False return indicates that
 * the actual value was not equal to the expected value.
 */
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

與之相對(duì)的是weakCompareAndSet()方法战得,它是一個(gè)少數(shù)情況下compareAndSet()方法的替代。JDK8及以前庸推,這兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)代碼完全一樣常侦,而在JDK9之后,weakCompareAndSet()方法增加了@HotSpotIntrinsicCandidate注解贬媒。

/**
 * Atomically sets the value to the given updated value
 * if the current value {@code ==} the expected value.
 *
 * <p><a href="package-summary.html#weakCompareAndSet">May fail
 * spuriously and does not provide ordering guarantees</a>, so is
 * only rarely an appropriate alternative to {@code compareAndSet}.
 *
 * @param expect the expected value
 * @param update the new value
 * @return {@code true} if successful
 */
public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}e); }

這兩個(gè)方法的具體區(qū)別我還沒有搞清楚聋亡,只能先給大家兩個(gè)參考鏈接了,雖然我個(gè)人認(rèn)為第一個(gè)鏈接里講的未必正確...

weakCompareAndSet:http://www.reibang.com/p/55a66113bc54

happens-before:http://www.reibang.com/p/9464bf340234

@HotSpotIntrinsicCandidate:https://blog.csdn.net/a772304419/article/details/100121143

五际乘、其他

1坡倔、toString()
public String toString() {
    return Integer.toString(get());
}
2、其他繼承自Number類的方法
public int intValue() {
    return get();
}

public long longValue() {
    return (long)get();
}

public float floatValue() {
    return (float)get();
}

public double doubleValue() {
    return (double)get();
}
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