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Atomic概念

計算機中的Atomic是指不能分割成若干部分的意思。如果一段代碼被認為是Atomic，則表示這段代碼在執行過程中，是不能被中斷的。通常來說，原子指令由硬件提供，供軟件來實現原子方法（某個線程進入該方法后，就不會被中斷，直到其執行完成）

在x86 平臺上，CPU提供了在指令執行期間對總線加鎖的手段。CPU芯片上有一條引線#HLOCK pin，如果匯編語言的程序中在一條指令前面加上前綴"LOCK"，經過匯編以后的機器代碼就使CPU在執行這條指令的時候把#HLOCK pin的電位拉低，持續到這條指令結束時放開，從而把總線鎖住，這樣同一總線上別的CPU就暫時不能通過總線訪問內存了，保證了這條指令在多處理器環境中的原子性

JDk中的java.util.concurrent.atomic

基本的特性就是在多線程環境下，當有多個線程同時執行這些類的實例包含的方法時，具有排他性，即當某個線程進入方法，執行其中的指令時，不會被其他線程打斷，而別的線程就像自旋鎖一樣，一直等到該方法執行完成，才由JVM從等待隊列中選擇一個另一個線程進入，這只是一種邏輯上的理解。實際上是借助硬件的相關指令來實現的，不會阻塞線程(或者說只是在硬件級別上阻塞了)。

其中的類可以分成4組

AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，AtomicReference

AtomicIntegerArray，AtomicLongArray

AtomicLongFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicReferenceFieldUpdater

AtomicMarkableReference，AtomicStampedReference，AtomicReferenceArray

Atomic類的作用

使得讓對單一數據的操作，實現了原子化

使用Atomic類構建復雜的，無需阻塞的代碼

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{

// 實現只有一個線程在運行

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("實現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);

} else {

// System.out.println(name + " give up");

}

}

}

}

}

訪問對2個或2個以上的atomic變量（或者對單個atomic變量進行2次或2次以上的操作）通常認為是需要同步的，以達到讓這些操作能被作為一個原子單元。

2.1 AtomicBoolean , AtomicInteger, AtomicLong, AtomicReference

這四種基本類型用來處理布爾，整數，長整數，對象四種數據。

構造函數（兩個構造函數）

默認的構造函數：初始化的數據分別是false，0，0，null

帶參構造函數：參數為初始化的數據

set( )和get( )方法：可以原子地設定和獲取atomic的數據。類似于volatile，保證數據會在主存中設置或讀取

getAndSet( )方法

原子的將變量設定為新數據，同時返回先前的舊數據

其本質是get( )操作，然后做set( )操作。盡管這2個操作都是atomic，但是他們合并在一起的時候，就不是atomic。在Java的源程序的級別上，如果不依賴synchronized的機制來完成這個工作，是不可能的。只有依靠native方法才可以。

compareAndSet( ) 和weakCompareAndSet( )方法

這兩個方法都是conditional modifier方法。這2個方法接受2個參數，一個是期望數據(expected)，一個是新數據(new)；如果atomic里面的數據和期望數據一致，則將新數據設定給atomic的數據，返回true，表明成功；否則就不設定，并返回false。

對于AtomicInteger、AtomicLong還提供了一些特別的方法。getAndIncrement( )、incrementAndGet( )、getAndDecrement( )、decrementAndGet ( )、addAndGet( )、getAndAdd( )以實現一些加法，減法原子操作。(注意 --i、++i不是原子操作，其中包含有3個操作步驟：第一步，讀取i；第二步，加1或減1；第三步：寫回內存)

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