這是一篇來(lái)自粉絲的投稿，作者【林灣村龍貓】最近在閱讀Java源碼，這一篇是他關(guān)于并發(fā)包中atomic類的源碼閱讀的總結(jié)。Hollis做了一點(diǎn)點(diǎn)修改。

引子

在多線程的場(chǎng)景中，我們需要保證數(shù)據(jù)安全，就會(huì)考慮同步的方案，通常會(huì)使用synchronized或者lock來(lái)處理，使用了synchronized意味著內(nèi)核態(tài)的一次切換。這是一個(gè)很重的操作。

有沒(méi)有一種方式，可以比較便利的實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)同步，比如計(jì)數(shù)器等等。concurrent包下的atomic提供我們這么一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)同步的選擇。

使用例子

import java.util.concurrent.CountDownLatch; 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; 
 
public class App { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100); 
 
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0); 
        for (int i = 0; i < 100; i++) { 
            new Thread() { 
                @Override 
                public void run() { 
                    atomicInteger.getAndIncrement(); 
 
                    countDownLatch.countDown(); 
                } 
            }.start(); 
        } 
 
        countDownLatch.await(); 
 
        System.out.println(atomicInteger.get()); 
    } 
} 

在以上代碼中，使用AtomicInteger聲明了一個(gè)全局變量，并且在多線程中進(jìn)行自增，代碼中并沒(méi)有進(jìn)行顯示的加鎖。

以上代碼的輸出結(jié)果，永遠(yuǎn)都是100。如果將AtomicInteger換成Integer，打印結(jié)果基本都是小于100。

也就說(shuō)明AtomicInteger聲明的變量，在多線程場(chǎng)景中的自增操作是可以保證線程安全的。接下來(lái)我們分析下其原理。

原理

我們可以看一下AtomicInteger的代碼

他的值是存在一個(gè)volatile的int里面。volatile只能保證這個(gè)變量的可見(jiàn)性。不能保證他的原子性。

可以看看getAndIncrement這個(gè)類似i++的函數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，是調(diào)用了UnSafe中的getAndAddInt。

UnSafe是何方神圣？UnSafe提供了java可以直接操作底層的能力。

進(jìn)一步，我們可以發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方式：

如何保證原子性：自旋 + CAS（樂(lè)觀鎖）。在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)compareAndSwapInt比較更新value值，如果更新失敗，重新獲取舊值，然后更新。

優(yōu)缺點(diǎn)

CAS相對(duì)于其他鎖，不會(huì)進(jìn)行內(nèi)核態(tài)操作，有著一些性能的提升。但同時(shí)引入自旋，當(dāng)鎖競(jìng)爭(zhēng)較大的時(shí)候，自旋次數(shù)會(huì)增多。cpu資源會(huì)消耗很高。

換句話說(shuō)，CAS+自旋適合使用在低并發(fā)有同步數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

Java 8做出的改進(jìn)和努力

在Java 8中引入了4個(gè)新的計(jì)數(shù)器類型，LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder、DoubleAccumulator。他們都是繼承于Striped64。

在LongAdder 與AtomicLong有什么區(qū)別？

Atomic*遇到的問(wèn)題是，只能運(yùn)用于低并發(fā)場(chǎng)景。因此LongAddr在這基礎(chǔ)上引入了分段鎖的概念。可以參考《JDK8系列之LongAdder解析》一起看看做了什么。

大概就是當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)不激烈的時(shí)候，所有線程都是通過(guò)CAS對(duì)同一個(gè)變量（Base）進(jìn)行修改，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的時(shí)候，會(huì)將根據(jù)當(dāng)前線程哈希到對(duì)于Cell上進(jìn)行修改（多段鎖）。

可以看到大概實(shí)現(xiàn)原理是：通過(guò)CAS樂(lè)觀鎖保證原子性，通過(guò)自旋保證當(dāng)次修改的最終修改成功，通過(guò)降低鎖粒度（多段鎖）增加并發(fā)性能。

【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號(hào)Hollis(ID：hollischuang)】

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