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?


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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

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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

我使用AtomicInteger来解决就餐哲学家的问题。

在我的解决方案中,使用AtomicInteger实例来表示fork,每个哲学家需要两个。每个哲学家都被标识为一个整数,从1到5。当一个哲学家使用一个fork时,AtomicInteger保存哲学家的值,从1到5,否则该fork没有被使用,因此AtomicInteger的值为-1。

AtomicInteger允许在一个原子操作中检查一个fork是否空闲,value==-1,如果空闲则将其设置为fork的所有者。参见下面的代码。

AtomicInteger fork0 = neededForks[0];//neededForks is an array that holds the forks needed per Philosopher
AtomicInteger fork1 = neededForks[1];
while(true){    
    if (Hungry) {
        //if fork is free (==-1) then grab it by denoting who took it
        if (!fork0.compareAndSet(-1, p) || !fork1.compareAndSet(-1, p)) {
          //at least one fork was not succesfully grabbed, release both and try again later
            fork0.compareAndSet(p, -1);
            fork1.compareAndSet(p, -1);
            try {
                synchronized (lock) {//sleep and get notified later when a philosopher puts down one fork                    
                    lock.wait();//try again later, goes back up the loop
                }
            } catch (InterruptedException e) {}

        } else {
            //sucessfully grabbed both forks
            transition(fork_l_free_and_fork_r_free);
        }
    }
}

因为compareAndSet方法不阻塞,它应该增加吞吐量,完成更多的工作。正如你所知道的,Dining Philosophers问题是在需要对资源进行受控访问时使用的,即需要fork,就像一个进程需要资源来继续工作一样。

如果您查看AtomicInteger具有的方法,您将注意到它们倾向于对应于对int的常见操作。例如:

static AtomicInteger i;

// Later, in a thread
int current = i.incrementAndGet();

是线程安全的版本:

static int i;

// Later, in a thread
int current = ++i;

方法映射如下: ++i是i. incrementandget () i++就是i. getandincrement () ——i是i. decrementandget () i——是i. getanddecrement () I = x = I .set(x) X = I = X = I .get()

还有其他方便的方法,如compareAndSet或addAndGet

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。

关键是它们允许安全的并发访问和修改。它们通常在多线程环境中用作计数器——在引入它们之前,这必须是一个用户编写的类,将各种方法包装在同步块中。