原子操作以及原子操作类AtomicInteger简介

news2025/1/16 0:59:06

前言

问：什么是原子操作

什么是原子操作，所谓原子操作，就是一个操作是不能打断的操作。确切的说应该是不备其他线程或者任务影响的操作。
在这里插入图片描述
没错，原子操作就是你在家里的一次上厕所的操作 >> 进厕所，上锁，执行操作… 身心愉悦，开锁，离开…
在程序中的体现就是一个线程在执行某个任务占用某个资源在操作的时候，不会被其他的线程或者任务抢走资源，直到这个任务结束释放资源，其他的线程或者任务才能使用这个资源。嗯其实就是我们说的给资源上锁，就是同步操作。。。。。

看看案例

我们都知道 i++ 是给i变量加1。那么i++是不是原子操作呢？看看程序：

先交代一下程序: 静态成员变量x就是要操作的资源。静态方法incr()就是对x进行加1操作。在main方法中定义CountDownLatch对象，用来确保所有线程结束之后再输出x的结果。循环创建100个线程，每个线程调用incr()方法1000次，理论上x最终的值应该是100000。
在这里插入图片描述
多执行几次，我们会发现x的值有时并不是100000.

这样的结果就是因为x ++不是原子操作。也就是说你在上厕所的时候没有锁门，导致有可能上到一半就被别人打断了，所有你上的这100000次厕所，总有那么几次可能没有成功，身心没有得到放松。。。。。。。
看图理解一下被打断的情况：
首先要知道 x++ 实际的操作是有两步的就是：

第一步： int z = x + 1;

第二步: x = z;
在这里插入图片描述
说明一下：线程A和线程B同时给X执行++操作。

线程A先获取x的值，并且执行 z = x +1, 这时线程A打个盹，线程B获取x的值，并且执行 z = x + 1,然后将z的值写入x 变量。这时x就从10被修改为11。这时线程A醒了，直接将自己计算的z（还是11）的值写入x变量。就会导致x的值从11修改为11。这时我们会发现，线程B的加1操作被覆盖了。这就导致线程B的这次+1操作失败了。

这就是上面程序产生的非100000的结果的原因。其实解决办法非常简单，就是给incr方法上锁。任何一个线程操作x 的时候，其他线程都必须等待。哪怕当前正在操作的线程打盹，其他线程也不能操作x。

嗯！没错，这就是提醒你，上厕所一定要记得锁门

于是乎，程序可以是这样：使用synchronized修饰incr方法，当然了加锁的方法有很多种。我们后面的文章再说锁的问题。
在这里插入图片描述

加锁之后，incr方法中的操作 i++ 就可以理解为原子操作了。当然我们也要明白，任何程序只要上锁都会有效率问题。

java中的原子操作类AtomicInteger

这个类是一个int类型的原子操作类。看看他的AIP：

构造方法：

AtomicInteger() 创建一个新的AtomicInteger，初始值为 0 。

AtomicInteger(int initialValue) 用给定的初始值创建一个新的AtomicInteger。

来看看一些经典的API

addAndGet(int delta) 将给定的值原子地添加到当前值。并且返回更新后的int值。

compareAndSet(int expect, int update) 如果当前值 ==为预期值，则将该值原子设置为给定的更新值。如果更新成功就返回true，否则返回false。

decrementAndGet() 原子减1当前值。并且返回更新后的值。

get() 获取当前值。

getAndAdd(int delta) 将给定的值原子地添加到当前值。并且返回更新前的值。

getAndDecrement() 原子减1当前值。并且返回更新前的值。

getAndIncrement() 原子上增加一个当前值。并且返回更新前的值。

getAndSet(int newValue) 将原子设置为给定值并返回旧值。

incrementAndGet() 原子上增加1。并且返回更新后的值。

set(int newValue) 设置为给定值。

addAndGet介绍

接下来介绍下addAndGet，其实就是我们用的相加，不过他是线程安全的
案例1：

// Java Program to demonstrates
// the addandget() function

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class GFG {
    public static void main(String args[])
    {

        // Initially value as 0
        AtomicInteger val
            = new AtomicInteger();

        // Update the value
        int c = val.addAndGet(6);

        // Prints the updated value
        System.out.println("Updated value: "
                           + c);
    }
}

输出:

Updated value: 6

案例2：

// Java Program to demonstrates
// the addandget() function

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class GFG {
    public static void main(String args[])
    {

        // Initially value as 18
        AtomicInteger val
            = new AtomicInteger(18);

        // Prints the updated value
        System.out.println("Previous value: "
                           + val);

        // adds the value to 18
        val.addAndGet(6);

        // Prints the updated value
        System.out.println("Updated value: "
                           + val);
    }
}