Atomic概念
計(jì)算機(jī)中的Atomic是指不能分割成若干部分的意思。如果一段代碼被認(rèn)為是Atomic,則表示這段代碼在執(zhí)行過(guò)程中,是不能被中斷的。通常來(lái)說(shuō),原子指令由硬件提供,供軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)原子方法(某個(gè)線程進(jìn)入該方法后,就不會(huì)被中斷,直到其執(zhí)行完成)
在x86 平臺(tái)上,CPU提供了在指令執(zhí)行期間對(duì)總線加鎖的手段。CPU芯片上有一條引線#HLOCK pin,如果匯編語(yǔ)言的程序中在一條指令前面加上前綴"LOCK",經(jīng)過(guò)匯編以后的機(jī)器代碼就使CPU在執(zhí)行這條指令的時(shí)候把#HLOCK pin的電位拉低,持續(xù)到這條指令結(jié)束時(shí)放開,從而把總線鎖住,這樣同一總線上別的CPU就暫時(shí)不能通過(guò)總線訪問(wèn)內(nèi)存了,保證了這條指令在多處理器環(huán)境中的原子性
JDk中的java.util.concurrent.atomic
基本的特性就是在多線程環(huán)境下,當(dāng)有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行這些類的實(shí)例包含的方法時(shí),具有排他性,即當(dāng)某個(gè)線程進(jìn)入方法,執(zhí)行其中的指令時(shí),不會(huì)被其他線程打斷,而別的線程就像自旋鎖一樣,一直等到該方法執(zhí)行完成,才由JVM從等待隊(duì)列中選擇一個(gè)另一個(gè)線程進(jìn)入,這只是一種邏輯上的理解。實(shí)際上是借助硬件的相關(guān)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的,不會(huì)阻塞線程(或者說(shuō)只是在硬件級(jí)別上阻塞了)。
其中的類可以分成4組
AtomicBoolean,AtomicInteger,AtomicLong,AtomicReference
AtomicIntegerArray,AtomicLongArray
AtomicLongFieldUpdater,AtomicIntegerFieldUpdater,AtomicReferenceFieldUpdater
AtomicMarkableReference,AtomicStampedReference,AtomicReferenceArray
Atomic類的作用
使得讓對(duì)單一數(shù)據(jù)的操作,實(shí)現(xiàn)了原子化
使用Atomic類構(gòu)建復(fù)雜的,無(wú)需阻塞的代碼
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test test = new Test();
test.testAtomicBoolean();
}
private AtomicBoolean wakeupPending = new AtomicBoolean(false);
private AtomicBoolean initialized = new AtomicBoolean(false);
public void testAtomicBoolean() throws InterruptedException{
// 實(shí)現(xiàn)只有一個(gè)線程在運(yùn)行
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
service.execute(new Worker("aa"));
service.execute(new Worker("bb"));
service.execute(new Worker("cc"));
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
}
private class Worker implements Runnable {
private String name;
public Worker(String name) {
this.name = name;
init();
}
public void init() {
if (initialized.compareAndSet(false, true)) {
System.out.println("實(shí)現(xiàn)只初始化一次的功能");
}
}
public void run() {
while (true) {
if (wakeupPending.compareAndSet(false, true)) {
System.out.println(name + " enter");
System.out.println(name + " working");
System.out.println(name + " leave");
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
wakeupPending.set(false);
} else {
// System.out.println(name + " give up");
}
}
}
}
}
訪問(wèn)對(duì)2個(gè)或2個(gè)以上的atomic變量(或者對(duì)單個(gè)atomic變量進(jìn)行2次或2次以上的操作)通常認(rèn)為是需要同步的,以達(dá)到讓這些操作能被作為一個(gè)原子單元。
2.1 AtomicBoolean , AtomicInteger, AtomicLong, AtomicReference
這四種基本類型用來(lái)處理布爾,整數(shù),長(zhǎng)整數(shù),對(duì)象四種數(shù)據(jù)。
構(gòu)造函數(shù)(兩個(gè)構(gòu)造函數(shù))
默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù):初始化的數(shù)據(jù)分別是false,0,0,null
帶參構(gòu)造函數(shù):參數(shù)為初始化的數(shù)據(jù)
set( )和get( )方法:可以原子地設(shè)定和獲取atomic的數(shù)據(jù)。類似于volatile,保證數(shù)據(jù)會(huì)在主存中設(shè)置或讀取
getAndSet( )方法
原子的將變量設(shè)定為新數(shù)據(jù),同時(shí)返回先前的舊數(shù)據(jù)
其本質(zhì)是get( )操作,然后做set( )操作。盡管這2個(gè)操作都是atomic,但是他們合并在一起的時(shí)候,就不是atomic。在Java的源程序的級(jí)別上,如果不依賴synchronized的機(jī)制來(lái)完成這個(gè)工作,是不可能的。只有依靠native方法才可以。
compareAndSet( ) 和weakCompareAndSet( )方法
這兩個(gè)方法都是conditional modifier方法。這2個(gè)方法接受2個(gè)參數(shù),一個(gè)是期望數(shù)據(jù)(expected),一個(gè)是新數(shù)據(jù)(new);如果atomic里面的數(shù)據(jù)和期望數(shù)據(jù)一致,則將新數(shù)據(jù)設(shè)定給atomic的數(shù)據(jù),返回true,表明成功;否則就不設(shè)定,并返回false。
對(duì)于AtomicInteger、AtomicLong還提供了一些特別的方法。getAndIncrement( )、incrementAndGet( )、getAndDecrement( )、decrementAndGet ( )、addAndGet( )、getAndAdd( )以實(shí)現(xiàn)一些加法,減法原子操作。(注意 --i、++i不是原子操作,其中包含有3個(gè)操作步驟:第一步,讀取i;第二步,加1或減1;第三步:寫回內(nèi)存)
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