AtomicIntegerFieldUpdater

2021-04-08 20:00:54 浏览数 (1)

介绍

如果需要原子更新某个类里的某个字段时,需要用到对象的属性修改类型原子类。

  1. AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整形字段的更新器
  2. AtomicLongFieldUpdater:原子更新长整形字段的更新器
  3. AtomicReferenceFieldUpdater :原子更新引用类型里的字段的更新器

要想原子地更新对象的属性需要两步。第一步,因为对象的属性修改类型原子类都是抽象类,所以每次使用都必须使用静态方法 newUpdater()创建一个更新器,并且需要设置想要更新的类和属性。第二步,更新的对象属性必须使用 public volatile 修饰符。

举个栗子

简单说明该demo: 例子定义了一个int inet 的变量,通过简单的inet 运算来说明在高并发场景下,非原子更新会造成的后果。 为了方便你理解,这里简单讲解一下 inet 在Java中的底层原理: 我们知道,所有高级自然语言(java,c,c ),最终都会被编译成机器能识别的字节码(如果你不明白计什么是字节码,可以去百度,如果你是大学生,你只要学过《计算机组成原理》和《编译原理》,你就会明白大概是怎么一回事)

而inet 在底层中,通俗的讲,他的字节码产生的作用顺序是这样的:

取出变量inet中的值保存到某个地方 然后从某个地方取出这个值,进行 1运算 运算完成后再赋值回inet (我们可以看出,inet 在Java的底层,是如何工作的) (这种例子在数据库事务,锁的知识体系里面,经常可见,比如银行的钱包转账问题,就需要完成原子性操作) (通过上述的解释,我们知道在Java中对int类型的变量进行 操作,是拆分为几个步骤完成的,它是非原子更新的,所以会产生并发问题)

在高并发场景下,就会出现这样的问题 类似的场景:订票系统,钱包扣费系统,计数系统等 目的:有N个线程操作inet ,inet的结果就应该为N 并发问题出现后:inet的结果会 < N

(如下图:2个线程在并发场景下,执行inet 的操作。但是由于没有加锁,inet 不满足CAS原子更新,因此就会出现结果不为3的情况。预期结果,1 2=3。但是由于出现了并发问题,inet最终是2)

举个栗子

AtomicIntegerFieldUpdater 类使用示例

上面三个类提供的方法几乎相同,所以我们这里以 AtomicIntegerFieldUpdater为例子来介绍。

通过两个方法的结果来直观感受 一个是使用了AtomicIntegerFieldUpdater类来达到整形变量CAS原子更新。 另外一个方法为没有任何并发控制的普通代码

代码语言:javascript复制
public class AtomIntegerFieldUpdateDemo {

    //控制并发数量
    final static int THREAD_NUM = 10000;

    /*
    * main方法
    */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("----------- start testWithAtomic() --------------");
                try {
                    AtomIntegerFieldUpdateDemo.testWithAtmoic();
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("---------- Error: "   e.getCause().getMessage());
                }
            }
        });

        t1.start();
        t1.join();

        System.out.println("n=========== 结束testWithAtomic ===============");
        System.out.println("n ------------------ start testWithoutAtomic() ----------------------");


        testWithoutAtmoic();

        System.out.println(" ################## End of this demo ################# ");
    }

    /**
     * 使用了AtomicIntegerFieldUpdater类控制int变量原子更新的方法
     */
    public static void testWithAtmoic () throws InterruptedException {
        AtomicIntegerFieldUpdater<DemoBean> atom = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(DemoBean.class, "inte");
        DemoBean bean = new DemoBean();

        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(THREAD_NUM);

        final boolean[] isOk = {false};

        for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i  ) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

                        Thread.sleep(secureRandom.nextInt(10) * 10L /* 0~9随机数 乘以100ms */);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    if (atom.getAndIncrement(bean) == THREAD_NUM-1) {
                        isOk[0] = true;
                    }

                    latch.countDown();
                }
            }).start();
        }

        latch.await();

        System.out.println("高并发结果:"   isOk[0]   "n"
                  "inte: "   bean.inte);
    }

    /**
     * 无使用原子更新,无法解决高并发场景下,原子问题。
     * 最终结果isOk大概率是false,inte的结果大概率小于THREAD_NUM
     *
     * 出现并发的原因主要是“原子性"没有满足
     * 高并发下,bean.inet  (非原子性)操作,可能会在某一时刻,2个线程都拿到inet=1,然后对1进行  ,得到2.
     * 这样本来2个线程的结果inet应该是加2次,变为3 。但是这里却只得到2
     *
     * 因此可以通过jdk1.5并发编程提供的工具类实现int的原子操作。或者自己实现原子性(如使用锁)
     */
    public static void testWithoutAtmoic() throws InterruptedException {

        DemoBean bean = new DemoBean();

        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(THREAD_NUM);

        final boolean[] isOk = {false};

        for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i  ) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

                        Thread.sleep(secureRandom.nextInt(10) * 10L /* 0~9随机数 乘以100ms */);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    bean.inte  ;    //此处在高并发场景下,会出现并发问题
                    if (bean.inte == THREAD_NUM) {
                        isOk[0] = true;
                    }

                    latch.countDown();
                }
            }).start();
        }

        latch.await();

        System.out.println("高并发结果:"   isOk[0]   "n"
                  "inte: "   bean.inte);
    }
}

class DemoBean {
    volatile int inte;

    public DemoBean() {
        this.inte = 0;
    }
}

运行结果

可以看出,10000个线程在高并发场景下执行inet 的操作。

在使用了AtomicIntegerFieldUpdater原子更新后,inte最终结果为10000没有错。 而第二个方法,没有使用任何技术实现原子更新,可以看出inte的结果小于10000

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