Atomic原子类介绍

Atomic 原子类概述

Atomic 翻译成中文是原子的意思。在化学上，我们知道原子是构成一般物质的最小单位，在化学反应中是不可分割的。在我们这里 Atomic 是指一个操作是不可中断的。即使是在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程干扰。

所以，所谓原子类说简单点就是具有原子/原子操作特征的类。

并发包 java.util.concurrent 的原子类都存放在java.util.concurrent.atomic下,如下图所示。

根据操作的数据类型，可以将JUC包中的原子类分为4类

基本类型

使用原子的方式更新基本类型

1. AtomicInteger：整型原子类
2. AtomicLong：长整型原子类
3. AtomicBoolean ：布尔型原子类

数组类型

使用原子的方式更新数组里的某个元素

1. AtomicIntegerArray：整型数组原子类
2. AtomicLongArray：长整型数组原子类
3. AtomicReferenceArray ：引用类型数组原子类

引用类型

1. AtomicReference：引用类型原子类
2. AtomicMarkableReference：原子更新带有标记的引用类型。
3. AtomicStampedReference ：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于解决原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用 CAS 进行原子更新时可能出现的 ABA 问题。

对象的属性修改类型

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

AtomicMarkableReference 不能解决ABA问题

AtomicMarkableReference是将一个boolean值作是否有更改的标记，本质就是它的版本号只有两个，true和false，

修改的时候在这两个版本号之间来回切换，这样做并不能解决ABA的问题，只是会降低ABA问题发生的几率而已

public class SolveABAByAtomicMarkableReference {

       private static AtomicMarkableReference atomicMarkableReference = new AtomicMarkableReference(100, false);

        public static void main(String[] args) {

            Thread refT1 = new Thread(() -> {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                atomicMarkableReference.compareAndSet(100, 101, atomicMarkableReference.isMarked(), !atomicMarkableReference.isMarked());
                atomicMarkableReference.compareAndSet(101, 100, atomicMarkableReference.isMarked(), !atomicMarkableReference.isMarked());
            });

            Thread refT2 = new Thread(() -> {
                boolean marked = atomicMarkableReference.isMarked();
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                boolean c3 = atomicMarkableReference.compareAndSet(100, 101, marked, !marked);
                System.out.println(c3); // 返回true,实际应该返回false
            });

            refT1.start();
            refT2.start();
        }
    }

CAS

描述: 第一个线程取到了变量 x 的值 A，然后巴拉巴拉干别的事，总之就是只拿到了变量 x 的值 A。这段时间内第二个线程也取到了变量 x 的值 A，然后把变量 x 的值改为 B，然后巴拉巴拉干别的事，最后又把变量 x 的值变为 A （相当于还原了）。在这之后第一个线程终于进行了变量 x 的操作，但是此时变量 x 的值还是 A，所以 compareAndSet 操作是成功。

例子描述(可能不太合适，但好理解): 年初，现金为零，然后通过正常劳动赚了三百万，之后正常消费了（比如买房子）三百万。年末，虽然现金零收入（可能变成其他形式了），但是赚了钱是事实，还是得交税的！

ABA问题

如图所示，线程A进行CAS逻辑，在从内存中获取到var值到开始进行逻辑之间（对应图中笑脸处）,会有一个时间差;如果刚好在这个时间差内，有其他某线程对var做了一系列的操作,但最后又恢复了var的值，即:出现“偷梁换柱”的情况;虽然此时线程A仍然能CAS成功，但是中间多出的那些过程仍然可能引发问题。

AtomicStampedReference原理

我们可以通过加一个标识来解决这个问题;即:所有要用到某一共享引用的线程，如果在用到该引用时，都对该引用对应的标识进行推进的话，那么CAS在进行“上图中笑脸前笑脸后”对比时，除了要对比原来的引用(上图中的A)外，还要对比标识的值是否一样，这样就解决了ABA问题。