AtomicInteger 源码分析
2024-10-07 08:50:25
AtomicInteger
AtomicInteger 能解决什么问题？什么时候使用 AtomicInteger?
支持原子更新的 int 值。
如何使用 AtomicInteger?
1）需要被多线程并发访问的原子计数器。
2）使用 AtomicInteger.compareAndSet 实现非阻塞的线程安全工具类。
使用 AtomicInteger 有什么风险？
1）高并发场景下，自旋 CAS 长时间失败会导致 CPU 飙升，推荐使用 LongAdder。
AtomicInteger 核心操作的实现原理？
创建实例
/**
* 可原子更新的 int 值
*/
private volatile int value;
/**
* 创建初始值为 initialValue 的新 AtomicInteger 实例
*/
public AtomicInteger(int initialValue) {
value = initialValue;
}
/**
* 创建初始值为 0 的新 AtomicInteger 实例
*/
public AtomicInteger() {
}
尝试以原子的方式更新值
/**
* 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将当前值设置为给定的更新值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#compareAndSet}.
*/
public final boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue) {
return U.compareAndSetInt(this, AtomicInteger.VALUE, expectedValue, newValue);
}
读取值
/**
* 读取值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getVolatile}.
*/
public final int get() {
return value;
}
以原子方式将当前值加 1，并返回旧值
/**
* 以原子方式将当前值加 1，并返回旧值。
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
*/
public final int getAndIncrement() {
return U.getAndAddInt(this, AtomicInteger.VALUE, 1);
}
Unsafe#
/**
* 1）原子地将给定的值累加到当前值、或指定索引为 offset 的数组元素上。
*/
@HotSpotIntrinsicCandidate
public int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
int v;
do {
// 以 volatile 的方式读取值
v = getIntVolatile(o, offset);
} while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta));
// 返回旧值
return v;
}
@HotSpotIntrinsicCandidate
public boolean weakCompareAndSetInt(Object o, long offset,
int expected,
int x) {
return compareAndSetInt(o, offset, expected, x);
}
/**
* 如果当前值是 expected，则将目标值更新为 x，该操作具有 volatile 读和写内存语义。
* <p>This operation has memory semantics of a {@code volatile} read
* and write. Corresponds to C11 atomic_compare_exchange_strong.
*/
@HotSpotIntrinsicCandidate
public native boolean compareAndSetInt(Object o, long offset,
int expected,
int x);
以原子方式写入新值，并返回旧值
/**
* 以原子方式写入新值，并返回旧值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndSet}.
*/
public final int getAndSet(int newValue) {
return U.getAndSetInt(this, AtomicInteger.VALUE, newValue);
}
以原子方式将当前值减 1，并返回旧值
/**
* 以原子方式将当前值减 1，并返回旧值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
*/
public final int getAndDecrement() {
return U.getAndAddInt(this, AtomicInteger.VALUE, -1);
}
以原子方式将给定值与当前值相加，并返回旧值
/**
* 以原子方式将给定值与当前值相加，并返回旧值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
*/
public final int getAndAdd(int delta) {
return U.getAndAddInt(this, AtomicInteger.VALUE, delta);
}
原子更新当前值为函数式接口 updateFunction 的计算值，并返回旧值
/**
* 原子更新当前值为函数式接口 updateFunction 的计算值，并返回旧值。
*/
public final int getAndUpdate(IntUnaryOperator updateFunction) {
// 读取旧值
int prev = get(), next = 0;
for (boolean haveNext = false;;) {
if (!haveNext) {
// 计算新值
next = updateFunction.applyAsInt(prev);
}
// 原子更新值，如果成功则返回旧值
if (weakCompareAndSetVolatile(prev, next)) {
return prev;
}
// 更新失败则重新读取旧值，如果出现 ABA 问题，则不会重新计算
haveNext = prev == (prev = get());
}
}
原子更新当前值为函数式接口 accumulatorFunction 的计算值，并返回旧值
/**
* 原子更新当前值为函数式接口 accumulatorFunction 的计算值，并返回旧值
*/
public final int getAndAccumulate(int x,
IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
// 读取旧值
int prev = get(), next = 0;
for (boolean haveNext = false;;) {
if (!haveNext) {
// 基于旧值和 x 计算新值
next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
}
// 原子更新旧值
if (weakCompareAndSetVolatile(prev, next)) {
return prev;
}
haveNext = prev == (prev = get());
}
}
以原子方式将当前值加 1，并返回新值
/**
* 以原子方式将当前值加 1，并返回新值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
*/
public final int incrementAndGet() {
return U.getAndAddInt(this, AtomicInteger.VALUE, 1) + 1;
}
以原子方式将当前值减 1，并返回新值
/**
* 以原子方式将当前值减 1，并返回新值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
*/
public final int decrementAndGet() {
return U.getAndAddInt(this, AtomicInteger.VALUE, -1) - 1;
}
以原子方式将给定值与当前值相加，并返回新值
/**
* 以原子方式将给定值与当前值相加，并返回新值
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
*/
public final int addAndGet(int delta) {
return U.getAndAddInt(this, AtomicInteger.VALUE, delta) + delta;
}
以原子方式更新值【新值通过函数式接口计算得到，参数为旧值】，并返回新值
/**
* 以原子方式更新值【新值通过函数式接口计算得到，参数为旧值】，并返回新值。
*/
public final int updateAndGet(IntUnaryOperator updateFunction) {
int prev = get(), next = 0;
for (boolean haveNext = false;;) {
if (!haveNext) {
next = updateFunction.applyAsInt(prev);
}
if (weakCompareAndSetVolatile(prev, next)) {
return next;
}
haveNext = prev == (prev = get());
}
}
以原子方式更新值【新值通过函数式接口计算得到，参数为旧值和参考更新值】，并返回新值
/**
* 以原子方式更新值【新值通过函数式接口计算得到，参数为旧值和参考更新值】，并返回新值
*/
public final int accumulateAndGet(int x,
IntBinaryOperator accumulatorFunction) {
int prev = get(), next = 0;
for (boolean haveNext = false;;) {
if (!haveNext) {
next = accumulatorFunction.applyAsInt(prev, x);
}
if (weakCompareAndSetVolatile(prev, next)) {
return next;
}
haveNext = prev == (prev = get());
}
}
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