Java的Atomic原子類

来源:https://www.cnblogs.com/feiyu2/archive/2023/05/26/atomic.html
-Advertisement-
Play Games

Java SDK 併發包里提供了豐富的原子類,我們可以將其分為五個類別,這五個類別提供的方法基本上是相似的,並且每個類別都有若幹原子類。 ...


Java SDK 併發包里提供了豐富的原子類,我們可以將其分為五個類別,這五個類別提供的方法基本上是相似的,並且每個類別都有若幹原子類。

  • 對基本數據類型的變數值進行原子更新;
  • 對對象變數的指向進行原子更新;
  • 對數組裡面的的元素進行原子更新;
  • 原子化的對象屬性更新器;
  • 原子化的累加器。

007a32583fbf519469462fe61805eb4a.png

基本數據類型

AtomicBoolean、AtomicLong、AtomicInteger 這三個類提供了一些對基本數據類型的變數值進行原子更新的方法。

這些類提供的方法是相似的,主要有(以 AtomicLong 為例):

// 原子化的 i++
long getAndIncrement()
// 原子化的 i--
long getAndDecrement()

// 原子化的 ++i
long incrementAndGet()
// 原子化的 --i
long decrementAndGet()

// 原子化的 i+=delta,返回值為+=前的i值
long getAndAdd(long delta)
// 原子化的 i+=delta,返回值為+=後的i值
long addAndGet(delta)

// CAS操作。如果寫回成功返回true,否則返回false
boolean compareAndSet(long expect, long update)

// 以下四個方法新值可以通過傳入函數式介面(func函數)來計算
long getAndUpdate(LongUnaryOperator updateFunction)
long updateAndGet(LongUnaryOperator updateFunction)
long getAndAccumulate(long x, LongBinaryOperator accumulatorFunction)
long accumulateAndGet(long x, LongBinaryOperator accumulatorFunction)
// 演示 getAndUpdate() 方法的使用
public static void main(String[] args) {
    AtomicLong atomicLong = new AtomicLong(0);
    long result = atomicLong.getAndUpdate(new LongUnaryOperator() {
        @Override
        public long applyAsLong(long operand) {
            return operand + 1;
        }
    });
}

對象引用類型

AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference 這三個類提供了一些對對象變數的指向進行原子更新的方法。如果需要對對象的屬性進行原子更像,那麼可以使用原子化的對象屬性更新器。

public class ClassName {
    AtomicReference<Employee> employeeAR = new AtomicReference<>(new Employee("小明"));

    public void methodName() {
        Employee oldVal = employeeAR.get();
        Employee newVal = new Employee(oldVal.getName());
        employeeAR.compareAndSet(oldVal, newVal);
    }
}

對象引用的原子化更新需要重點關註 ABA 問題。當一個線程在進行 CAS 操作時,另一個線程可能會在此期間修改了同一個共用變數的值,然後又將其改回原來的值。這種情況下,CAS 操作就無法檢測到共用變數值的變化,從而導致 ABA 問題。如果我們僅僅在寫回數據前判斷數值是 A,可能導致不合理的寫回操作。AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference 這兩個原子類可以解決 ABA 問題。

  • AtomicStampedReference 通過為對象引用建立類似版本號(stamp)的方式,來解決 ABA 問題。AtomicStampedReference 實現的 CAS 方法增加了版本號參數
  • AtomicMarkableReference 的實現機制則更簡單,將版本號簡化成了一個 Boolean 值
boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, 
                          int expectedStamp, int newStamp)

boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference,
                          boolean expectedMark, boolean newMark)

數組

AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray 這三個類提供了一些對數組裡面的的元素進行原子更新的方法。

public class ClassName {
    AtomicLongArray atomicLongArray = new AtomicLongArray(new long[]{0, 1});

    public void methodName() {
        int index = 0;
        long oldVal = atomicLongArray.get(index);
        long newVal = oldVal + 1;
        atomicLongArray.compareAndSet(index, oldVal, newVal);
    }
}

原子化的對象屬性更新器

原子化的對象屬性更新器有:AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater。

這三個類提供了一些對對象的屬性進行原子更新的方法。這些方法是利用反射機制實現的。

public class ClassName {
    AtomicIntegerFieldUpdater<Employee> fieldUpdater =
            AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Employee.class, "salary");

    Employee employee = new Employee("小明", 1000);

    public void methodName() {
        int oldVal = employee.getSalary();
        int newVal = oldVal + 1000;
        fieldUpdater.compareAndSet(employee, oldVal, newVal);
    }
}

需要註意的是:

  • 對象屬性的類型必須是基本數據類型,不能是基本數據類型對應的包裝類。如果對象屬性的類型不是基本數據類型,newUpdater() 方法會拋出 IllegalArgumentException 運行時異常。
  • 對象的屬性必須是 volatile 類型的,只有這樣才能保證可見性。如果對象的屬性不是 volatile 類型的,newUpdater() 方法會拋出 IllegalArgumentException 運行時異常。
// AtomicIntegerFieldUpdater 類中的代碼
if (field.getType() != int.class) {
    throw new IllegalArgumentException("Must be integer type");
}

if (!Modifier.isVolatile(modifiers)) {
    throw new IllegalArgumentException("Must be volatile type");
}

原子化的累加器

原子化的累加器有:LongAdder、DoubleAdder、LongAccumulator、DoubleAccumulator。這四個類僅僅用來在多線程環境下,執行累加操作。

相比原子化的基本數據類型,原子化的累加器的速度更快,但是它(原子化的累加器)不支持 compareAndSet() 方法。如果僅僅需要累加操作,使用原子化的累加器性能會更好。

原子化的累加器的本質是空間換時間。


LongAdder 的使用示例如下所示:

public static void main(String[] args) {
    LongAdder adder = new LongAdder();
    // 初始化
    adder.add(1);
    // 累加
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        adder.increment();
    }
    long sum = adder.sum();
}

LongAccumulator 與 LongAdder 類似,但 LongAccumulator 提供了更加靈活的累加操作,可以自定義累加函數。

使用示例如下所示。在使用示例中,我們創建了一個 LongAccumulator 對象,初始值為1,累加函數為 (x, y) -> x * y,即每次累加都將之前的結果與新的值相乘。然後,我們累加了三個數值,最後輸出累加結果。由於累加函數是(x, y) -> x * y,所以最終的累加結果為1 * 5 * 10 * 20 = 1000。

public static void main(String[] args) {
    LongAccumulator accumulator = new LongAccumulator(new LongBinaryOperator() {
        @Override
        public long applyAsLong(long left, long right) {
            return left * right;
        }
    }, 1);
    // 初始值為1,累加函數為(x, y) -> x * y
    accumulator.accumulate(5);
    accumulator.accumulate(10);
    accumulator.accumulate(20);
    // 累加結果為 1 * 5 * 10 * 20 = 1000
    long result = accumulator.get();
}

參考資料

21 | 原子類:無鎖工具類的典範 (geekbang.org)

本文來自博客園,作者:真正的飛魚,轉載請註明原文鏈接:https://www.cnblogs.com/feiyu2/p/atomic.html


您的分享是我們最大的動力!

-Advertisement-
Play Games
更多相關文章
  • > 隨著人工智慧技術的不斷發展,阿裡體育等IT大廠,推出的“樂動力”、“天天跳繩”AI運動APP,讓**雲上運動會、線上運動會、健身打卡、AI體育指導**等概念空前火熱。那麼,能否將這些在APP成功應用的場景搬上小程式,分享這些概念的紅利呢?本系列文章就帶您一步一步從零開始開發一個AI運動小程式,本 ...
  • 前端構建的提速是一項比較複雜且細節的工程, 目前產品上在持續跟蹤構建慢的應用, 努力優化編譯速度, 但前端本身擁有一個比較自由的技術環境, 沒有統一的構建工具與流程, 另外語言本身的執行效率、單線程的構建也不好讓編譯機發揮其最大能力, 所以目前全局的通用優化手段還是會比較局限, 還是依賴項目自身的優... ...
  • 如果你有 *n* 個緩存伺服器,一個常見的負載均衡方式是使用以下的哈希方法: *伺服器索引 = 哈希(鍵) % N*,其中 *N* 是伺服器池的大小。 讓我們通過一個例子來說明這是如何工作的。如表5-1所示,我們有4台伺服器和8個字元串鍵及其哈希值。 ![image-2023052022160981 ...
  • # 1.初識變數 編程本質就是通過一定的規則,去操縱數據,變數作為數據的載體,在程式中經常會被用到。與變數相聯繫的還有一個名詞叫數據類型,我們可以舉一個生活中的例子,來理解**數據類型-變數-數據**三者之間的關係 ![image](https://img2023.cnblogs.com/blog/ ...
  • # 使用 Rust 構建微型游戲 -- 用於理解游戲開發 ## 一、 創建游戲 ### Agenda + 建立項目 + 實現 Game loop + 不同的游戲模式 + 添加玩家 + 添加障礙和計分 + 彙總 ### 理解 Game loop 為了讓游戲流暢、順滑的運行,需要使用 Game loop ...
  • 作者:知了一笑\ 來源:juejin.cn/post/7210194936276680759 ## 一、背景 前段時間,在做項目重構的時候,遇到很多地方需要做很多的條件判斷。當然可以用很多的if-else判斷去解決,但是當時也不清楚怎麼回事,就想玩點別的。於是乎,就去調研了規則引擎。 當然,市面上有 ...
  • ### 一、哪些因素會成為系統的瓶頸? 1、CPU,如果存在大量的計算,他們會長時間不間斷的占用CPU資源,導致其他資源無法爭奪到CPU而響應緩慢,從而帶來系統性能問題,例如頻繁的FullGC,以及多線程造成的上下文頻繁的切換,都會導致CPU繁忙,一般情況下CPU使用率 作者:京東健康 牛金亮 > ...
  • 列表分類是指在Word文檔中使用不同格式排序的列表,來幫助我們一目瞭然地表達出一段文字的主要內容。比如,當我們描述了某個主題的若幹點,就可以用列表把它們一一表達出來,而不是寫成完整的段落形式。同時,列表也可以幫助我們做出精確的計算和比較,簡潔有效地表示出不同部分之間的關係。在Word文檔中創建列表可 ...
一周排行
    -Advertisement-
    Play Games
  • PasteSpider是什麼? 一款使用.net編寫的開源的Linux容器部署助手,支持一鍵發佈,平滑升級,自動伸縮, Key-Value配置,項目網關,環境隔離,運行報表,差量升級,私有倉庫,集群部署,版本管理等! 30分鐘上手,讓開發也可以很容易的學會在linux上部署你得項目! [從需求角度介 ...
  • SQLSugar是什麼 **1. 輕量級ORM框架,專為.NET CORE開發人員設計,它提供了簡單、高效的方式來處理資料庫操作,使開發人員能夠更輕鬆地與資料庫進行交互 2. 簡化資料庫操作和數據訪問,允許開發人員在C#代碼中直接操作資料庫,而不需要編寫複雜的SQL語句 3. 支持多種資料庫,包括但 ...
  • 在C#中,經常會有一些耗時較長的CPU密集型運算,因為如果直接在UI線程執行這樣的運算就會出現UI不響應的問題。解決這類問題的主要途徑是使用多線程,啟動一個後臺線程,把運算操作放在這個後臺線程中完成。但是原生介面的線程操作有一些難度,如果要更進一步的去完成線程間的通訊就會難上加難。 因此,.NET類 ...
  • 一:背景 1. 講故事 前些天有位朋友在微信上丟了一個崩潰的dump給我,讓我幫忙看下為什麼出現了崩潰,在 Windows 的事件查看器上顯示的是經典的 訪問違例 ,即 c0000005 錯誤碼,不管怎麼說有dump就可以上windbg開幹了。 二:WinDbg 分析 1. 程式為誰崩潰了 在 Wi ...
  • CSharpe中的IO+NPOI+序列化 文件文件夾操作 學習一下常見的文件、文件夾的操作。 什麼是IO流? I:就是input O:就是output,故稱:輸入輸出流 將數據讀入記憶體或者記憶體輸出的過程。 常見的IO流操作,一般說的是[記憶體]與[磁碟]之間的輸入輸出。 作用 持久化數據,保證數據不再 ...
  • C#.NET與JAVA互通之MD5哈希V2024 配套視頻: 要點: 1.計算MD5時,SDK自帶的計算哈希(ComputeHash)方法,輸入輸出參數都是byte數組。就涉及到字元串轉byte數組轉換時,編碼選擇的問題。 2.輸入參數,字元串轉byte數組時,編碼雙方要統一,一般為:UTF-8。 ...
  • CodeWF.EventBus,一款靈活的事件匯流排庫,實現模塊間解耦通信。支持多種.NET項目類型,如WPF、WinForms、ASP.NET Core等。採用簡潔設計,輕鬆實現事件的發佈與訂閱。通過有序的消息處理,確保事件得到妥善處理。簡化您的代碼,提升系統可維護性。 ...
  • 一、基本的.NET框架概念 .NET框架是一個由微軟開發的軟體開發平臺,它提供了一個運行時環境(CLR - Common Language Runtime)和一套豐富的類庫(FCL - Framework Class Library)。CLR負責管理代碼的執行,而FCL則提供了大量預先編寫好的代碼, ...
  • 本章將和大家分享在ASP.NET Core中如何使用高級客戶端NEST來操作我們的Elasticsearch。 NEST是一個高級別的Elasticsearch .NET客戶端,它仍然非常接近原始Elasticsearch API的映射。所有的請求和響應都是通過類型來暴露的,這使得它非常適合快速上手 ...
  • 參考delphi的代碼更改為C# Delphi 檢測密碼強度 規則(仿 google) 仿 google 評分規則 一、密碼長度: 5 分: 小於等於 4 個字元 10 分: 5 到 7 字元 25 分: 大於等於 8 個字元 二、字母: 0 分: 沒有字母 10 分: 全都是小(大)寫字母 20 ...