一、什么是原子性

原子性是世界上最小單位，具有不可分割性。比如a=0;(a非long和double類型）這個操作是不可分割的，那么我們說這個操作是原子操作。再比如：a++;這個操作實際上是a=a+1;是可分割的，所以他不是一個原子操作。

二、原子操作的作用

非原子操作都會存在線程安全問題，需要我們使用同步技術（sychronized）來讓它變成一個原子操作。一個操作是原子操作，那么我們就稱它具有原子性。java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子類如下：

三、理解AtomicInteger類

下面是AtomicInteger類中幾個常用的方法：
可能很多人和我一樣存在著這樣一個疑問，在AtomicInteger中是如何實現原子性的呢？有前輩已經對AtomiInteger的源碼進行了分析《對 AtomicInteger 源碼 的理解》我在這里僅僅是引用一下，做個記錄。先來看看源碼： public final int getAndIncrement() {for (;;) {int current = get();int next = current + 1;if (compareAndSet(current, next))return current;}}看這段代碼和上面對原子性的分析，從int next ?= current + 1可以看到，這里很難保證操作的原子性，重點在于compareAndSet(current, next)方法

該函數 只有兩個參數，可操作的確實三個值 ，即 value ,expect, update. 他使用了 由硬件保證其原子性的指令 CAS （compare and swap）。

compareAndSet? 函數保證了 比較，賦值這兩步操作可以通過一個原子操作完成。

然后看整個函數， 所有代碼被放到了一個循環里面， 如果compareAndSet（）執行失敗，則說明 在int current = get(); 以后，其他線程對value進行了更新， 于是就循環一次，重新獲取當前值，直到compareAndSet（）執行成功為止。

綜上，getAndIncrement() 方法并不是原子操作。 只是保證了他和其他函數對 value 值得更新都是有效的。他所利用的是基于沖突檢測的樂觀并發策略。 可以想象，這種樂觀在線程數目非常多的情況下，失敗的概率會指數型增加。

四、理解volatile修飾符

在Java內存模型中，有main memory，每個線程也有自己的memory (例如寄存器)。為了性能，一個線程會在自己的memory中保持要訪問的變量的副本。這樣就會出現同一個變量在某個瞬間，在一個線程的memory中的值可能與另外一個線程memory中的值，或者main memory中的值不一致的情況。?
一個變量聲明為volatile，就意味著這個變量是隨時會被其他線程修改的，因此不能將它cache在線程memory中。以下例子展現了volatile的作用：?

package com.codeing.snail.test;public class TestAtomic extends Thread {private volatile boolean pleaseStop;public void run() {while (!pleaseStop) {// do some stuff...}}public void tellMeToStop() {pleaseStop = true;} }假如pleaseStop沒有被聲明為volatile，線程執行run的時候檢查的是自己的副本，就不能及時得知其他線程已經調用tellMeToStop()修改了pleaseStop的值。?
Volatile一般情況下不能代替sychronized，因為volatile不能保證操作的原子性，即使只是i++，實際上也是由多個原子操作組成：read i; inc; write i，假如多個線程同時執行i++，volatile只能保證他們操作的i是同一塊內存，但依然可能出現寫入臟數據的情況。

volatile關鍵字用于聲明簡單類型變量，如int、float、 boolean等數據類型。如果這些簡單數據類型聲明為volatile，對它們的操作就會變成原子級別的。但這有一定的限制。例如，下面的例子中的n就不是原子級別的：?

package com.codeing.snail.test;public class TestAtomic extends Thread {public static volatile int n = 0;public void run() {for (int i = 0; i < 10; i++)try {n = n + 1;sleep(3); // 為了使運行結果更隨機，延遲3毫秒} catch (Exception e) {}}public static void main(String[] args) throws Exception {Thread threads[] = new Thread[100];for (int i = 0; i < threads.length; i++)// 建立100個線程threads[i] = new TestAtomic();for (int i = 0; i < threads.length; i++)// 運行剛才建立的100個線程threads[i].start();for (int i = 0; i < threads.length; i++)// 100個線程都執行完后繼續threads[i].join();System.out.println(" n= " + TestAtomic.n);} }如果對n的操作是原子級別的，最后輸出的結果應該為n=1000，而在執行上面積代碼時，很多時侯輸出的n都小于1000，這說明n=n+1不是原子級別的操作。原因是聲明為volatile的簡單變量如果當前值由該變量以前的值相關，那么volatile關鍵字不起作用。

五、鎖和Atomic的使用場景

JDK的文檔中說：“設計原子類主要用作各種塊，用于實現非阻塞數據結構和相關基礎結構類。compareAndSet()方法不是鎖定的常規替換方法。僅當對象的重要更新限于單個變量時才應用它”與鎖相比，另外Volatile 變量是一種非常簡單但同時又非常脆弱的同步機制，它在某些情況下將提供優于鎖的性能和伸縮性。如果嚴格遵循 volatile 的使用條件 —— 即變量真正獨立于其他變量和自己以前的值 —— 在某些情況下可以使用?volatile?代替?synchronized?來簡化代碼。然而，使用?volatile?的代碼往往比使用鎖的代碼更加容易出錯。

轉載于:https://www.cnblogs.com/lanzhi/p/6468797.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android多线程研究（8）——Java中的原子性理解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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