我理解AtomicInteger和其他原子变量允许并发访问。在什么情况下通常使用这个类?


当前回答

可以在原子整数或长值上使用compareAndSwap (CAS)实现非阻塞锁。“Tl2”软件事务内存论文这样描述:

我们将一个特殊版本的写锁与每个事务关联起来 内存位置。在其最简单的形式中,版本化写锁是 使用CAS操作获取锁和的单字自旋锁 一个发布它的商店。因为我们只需要一个比特来表示 如果锁已被占用,则使用锁字的其余部分来保存 版本号。

What it is describing is first read the atomic integer. Split this up into an ignored lock-bit and the version number. Attempt to CAS write it as the lock-bit cleared with the current version number to the lock-bit set and the next version number. Loop until you succeed and your are the thread which owns the lock. Unlock by setting the current version number with the lock-bit cleared. The paper describes using the version numbers in the locks to coordinate that threads have a consistent set of reads when they write.

本文介绍了处理器对比较和交换操作的硬件支持,这使得比较和交换操作非常高效。它还声称:

使用原子变量的非阻塞基于cas的计数器有更好的性能 在低到中等争用情况下,性能优于基于锁的计数器

其他回答

AtomicInteger的主要用途是在多线程上下文中,并且需要在不使用synchronized的情况下对整数执行线程安全操作。基本类型int上的赋值和检索已经是原子的,但AtomicInteger附带的许多操作在int上不是原子的。

最简单的是getAndXXX或xXXAndGet。例如,getAndIncrement()是i++的原子等价物,它不是原子的,因为它实际上是三个操作的捷径:检索、加法和赋值。compareAndSet对于实现信号量、锁、锁存器等非常有用。

使用AtomicInteger比使用同步执行相同的操作更快,可读性更强。

一个简单的测试:

public synchronized int incrementNotAtomic() {
    return notAtomic++;
}

public void performTestNotAtomic() {
    final long start = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0 ; i < NUM ; i++) {
        incrementNotAtomic();
    }
    System.out.println("Not atomic: "+(System.currentTimeMillis() - start));
}

public void performTestAtomic() {
    final long start = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0 ; i < NUM ; i++) {
        atomic.getAndIncrement();
    }
    System.out.println("Atomic: "+(System.currentTimeMillis() - start));
}

在我使用Java 1.6的PC上,原子测试在3秒内运行,而同步测试在5.5秒内运行。这里的问题是同步操作(notatomic++)非常短。所以同步的成本相对于操作来说是非常重要的。

除了原子性,AtomicInteger还可以作为一个可变版本的Integer,例如在map中作为值使用。

就像gabuzo说的,当我想通过引用传递一个整型时,有时我使用AtomicIntegers。它是一个内置类,具有特定于体系结构的代码,因此它比我可以快速编写的任何MutableInteger更容易,也可能更优化。也就是说,这感觉像是对课程的滥用。

可以在原子整数或长值上使用compareAndSwap (CAS)实现非阻塞锁。“Tl2”软件事务内存论文这样描述:

我们将一个特殊版本的写锁与每个事务关联起来 内存位置。在其最简单的形式中,版本化写锁是 使用CAS操作获取锁和的单字自旋锁 一个发布它的商店。因为我们只需要一个比特来表示 如果锁已被占用,则使用锁字的其余部分来保存 版本号。

What it is describing is first read the atomic integer. Split this up into an ignored lock-bit and the version number. Attempt to CAS write it as the lock-bit cleared with the current version number to the lock-bit set and the next version number. Loop until you succeed and your are the thread which owns the lock. Unlock by setting the current version number with the lock-bit cleared. The paper describes using the version numbers in the locks to coordinate that threads have a consistent set of reads when they write.

本文介绍了处理器对比较和交换操作的硬件支持,这使得比较和交换操作非常高效。它还声称:

使用原子变量的非阻塞基于cas的计数器有更好的性能 在低到中等争用情况下,性能优于基于锁的计数器

Atomic classes are not general purpose replacements for java.lang.Integer and related classes. They do not define methods such as equals, hashCode and compareTo. (Because atomic variables are expected to be mutated, they are poor choices for hash table keys.) Additionally, classes are provided only for those types that are commonly useful in intended applications. For example, there is no atomic class for representing byte. In those infrequent cases where you would like to do so, you can use an AtomicInteger to hold byte values, and cast appropriately. You can also hold floats using Float.floatToRawIntBits(float) and Float.intBitsToFloat(int) conversions, and doubles using Double.doubleToRawLongBits(double) and Double.longBitsToDouble(long) conversions.

参考:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/atomic/package-summary.html

当我需要为可以从多个线程访问或创建的对象提供id时,我通常使用AtomicInteger,并且我通常将它用作我在对象的构造函数中访问的类的静态属性。