java原始碼-AtomicInteger

開篇

  AtomicInteger位於java.util.concurrent.atomic包下，是java提供給的可以保證資料的原子性操作的一個類。
 Atomicxxxx系列主要核心在於Unsafe這個類的運用保證執行緒安全，而Unsafe這個類應該是通過JNI呼叫的底層實現。
  關於unsafe類可以看看揭祕sun.misc.Unsafe，雖然我還是沒怎麼看懂。記住unsafe這個東西很重要，不過據說在jdk9之後應該會被棄用了。

AtomicInteger類構造器

 AtomicInteger類構造器有兩個：

• 無參建構函式採用預設值初始化為0
• 有引數建構函式直接用initialValue來value的
• AtomicInteger的關鍵邏輯在於static程式碼快中通過unsafe介面初始化value的記憶體地址，後續直接通過記憶體地址進行操作。

 另外我們需要注意到value是用volatile進行修飾保證變數的可見性，這個有空一定要仔細研究研究。

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;

    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    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;

    // value值初始化為initialValue
    public AtomicInteger(int initialValue) {
        value = initialValue;
    }

    // value的值為預設值為0
    public AtomicInteger() {
    }
}

AtomicInteger的get操作

 AtomicInteger的get操作還是比較有意思的，總共非幾大類：

• get()方法直接返回值
• getAndIncrement()、getAndDecrement()、getAndAdd()、getAndUpdate()先返回舊值後對舊值執行加減操作。
• incrementAndGet()、decrementAndGet()、addAndGet()、updateAndGet()先執行加減操作後返回新值。
• 底層操作unsafe.getAndAddInt()的實現細節藉助於unsafe的compareAndSwapInt()方法保證只有在舊值為v的情況下才能更新為v+delta值。

    public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
        int v;
        do {
            v = getIntVolatile(o, offset);
        } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
        return v;
    }

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    public final int get() {
        return value;
    }

    public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

    public final int getAndDecrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
    }

    public final int getAndAdd(int delta) {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
    }

    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;
    }

---------------------------------------------------------------

    public final int incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
    }

    public final int decrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;
    }

    public final int addAndGet(int delta) {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta) + delta;
    }

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

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

AtomicInteger的set操作

 AtomicInteger的set操作基本上也分為兩大類：

• 直接set設定value值
• 通過unsafe的api介面實現原子性寫操作

    public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
        int v;
        do {
            v = getIntVolatile(o, offset);
        } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
        return v;
    }

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    public final void set(int newValue) {
        value = newValue;
    }

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

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

    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

    public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

參考文章

揭祕sun.misc.Unsafe
非阻塞同步演算法與CAS(Compare and Swap)無鎖演算法
為什麼volatile不能保證原子性而Atomic可以？
徹底瞭解記憶體屏障