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Java线程:Atomic的含义及示例(一)
2015-02-02 14:24:00 来源: 作者: 【 】 浏览:23
Tags:Java 线程 :Atomic 含义 示例

Atomic概念


计算机中的Atomic是指不能分割成若干部分的意思。如果一段代码被认为是Atomic,则表示这段代码在执行过程中,是不能被中断的。通常来说,原子指令由硬件提供,供软件来实现原子方法(某个线程进入该方法后,就不会被中断,直到其执行完成)


在x86 平台上,CPU提供了在指令执行期间对总线加锁的手段。CPU芯片上有一条引线#HLOCK pin,如果汇编语言的程序中在一条指令前面加上前缀"LOCK",经过汇编以后的机器代码就使CPU在执行这条指令的时候把#HLOCK pin的电位拉低,持续到这条指令结束时放开,从而把总线锁住,这样同一总线上别的CPU就暂时不能通过总线访问内存了,保证了这条指令在多处理器环境中的原子性


JDk中的java.util.concurrent.atomic


基本的特性就是在多线程环境下,当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时,具有排他性,即当某个线程进入方法,执行其中的指令时,不会被其他线程打断,而别的线程就像自旋锁一样,一直等到该方法执行完成,才由JVM从等待队列中选择一个另一个线程进入,这只是一种逻辑上的理解。实际上是借助硬件的相关指令来实现的,不会阻塞线程(或者说只是在硬件级别上阻塞了)。


其中的类可以分成4组


AtomicBoolean,AtomicInteger,AtomicLong,AtomicReference


AtomicIntegerArray,AtomicLongArray


AtomicLongFieldUpdater,AtomicIntegerFieldUpdater,AtomicReferenceFieldUpdater


AtomicMarkableReference,AtomicStampedReference,AtomicReferenceArray


Atomic类的作用


使得让对单一数据的操作,实现了原子化


使用Atomic类构建复杂的,无需阻塞的代码


访问对2个或2个以上的atomic变量(或者对单个atomic变量进行2次或2次以上的操作)通常认为是需要同步的,以达到让这些操作能被作为一个原子单元。


2.1 AtomicBoolean , AtomicInteger, AtomicLong, AtomicReference


这四种基本类型用来处理布尔,整数,长整数,对象四种数据。


构造函数(两个构造函数)


默认的构造函数:初始化的数据分别是false,0,0,null


带参构造函数:参数为初始化的数据


set( )和get( )方法:可以原子地设定和获取atomic的数据。类似于volatile,保证数据会在主存中设置或读取


getAndSet( )方法


原子的将变量设定为新数据,同时返回先前的旧数据


其本质是get( )操作,然后做set( )操作。尽管这2个操作都是atomic,但是他们合并在一起的时候,就不是atomic。在Java的源程序的级别上,如果不依赖synchronized的机制来完成这个工作,是不可能的。只有依靠native方法才可以。


compareAndSet( ) 和weakCompareAndSet( )方法


这两个方法都是conditional modifier方法。这2个方法接受2个参数,一个是期望数据(expected),一个是新数据(new);如果atomic里面的数据和期望数据一致,则将新数据设定给atomic的数据,返回true,表明成功;否则就不设定,并返回false。


对于AtomicInteger、AtomicLong还提供了一些特别的方法。getAndIncrement( )、incrementAndGet( )、getAndDecrement( )、decrementAndGet ( )、addAndGet( )、getAndAdd( )以实现一些加法,减法原子操作。(注意 --i、++i不是原子操作,其中包含有3个操作步骤:第一步,读取i;第二步,加1或减1;第三步:写回内存)


代码示例


import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
?
public class Test {
? ? public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
? ? ? ?
? ? ? ? Test test = new Test();
? ? ? ? test.testAtomicBoolean();
? ? }
? ?
? ? private? AtomicBoolean wakeupPending = new AtomicBoolean(false);
? ? private? AtomicBoolean initialized = new AtomicBoolean(false);
? ?
? ? public void testAtomicBoolean() throws InterruptedException{
? ? ? ? // 实现只有一个线程在运行
? ? ? ? ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
? ? ? ? service.execute(new Worker("aa"));
? ? ? ? service.execute(new Worker("bb"));
? ? ? ? service.execute(new Worker("cc"));
? ? ? ? TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
? ? }
? ?
? ? private class Worker implements Runnable {
? ? ? ? private String name;
?
? ? ? ? public Worker(String name) {
? ? ? ? ? ? this.name = name;
? ? ? ? ? ? init();
? ? ? ? }
?
? ? ? ? public void init() {
? ? ? ? ? ? if (initialized.compareAndSet(false, true)) {
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("实现只初始化一次的功能");
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? public void run() {
? ? ? ? ? ? while (true) {
? ? ? ? ? ? ? ? if (wakeupPending.compareAndSet(false, true)) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println(name + " enter");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println(name + " working");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println(name + " leave");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? wakeupPending.set(false);
? ? ?

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