原子類AtomicInteger

在Java中，有很多方法可以保證多執行緒下資料的安全，AtomicXXXX這些類就是其中的一種，原子類，可以保證每一步操作都是原子操作。這次就對AtomicInteger的原始碼進行學習。

首先看一下這個類的類變數和成員變數:

//類變數 unsafe類【java不能直接訪問作業系統底層，而是通過本地方法來訪問。Unsafe類提供了硬體級別的原子操作】
//這裡的這個變數就是用來進行cpu級別的原子操作。
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
//這個變數實際上是由下面的static塊來賦值的，可以由賦值看出來，這個值是下面的value屬性在每個AtomikInteger物件中的位置偏移量，用這個值既可以找到在具體每個物件的記憶體中的記憶體地址。
private static final long valueOffset;

static {
    try {
        valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
    } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
//volatile修飾，AtomicInteger的值，在直接記憶體中，多個執行緒下可以直接獲取值。
private volatile int value;
 

看完了這個類的內部的變數，其實大概可以猜到這個類怎麼完成的原子操作了，使用volatile修飾的value來儲存值，保證每個執行緒都可以隨時讀到值，然後每一步操作都使用CAS(compare and swap)這樣即可以保證一直能原子寫入，下面來看看原始碼到底是不是這樣。

來看一下incrementAndGet這個方法，實際上就是++i的操作，但是保證原子性。

 public final int incrementAndGet() {
    //用get出來的值+1，前面的方法是unsafe中實現的 i++。對value屬性進行操作。
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}

//Unsafe中的。這個方法可以看到一直在做do-while，直到CAS成功（獲取AtomicInteger物件上的value屬性,然後CAS檢查保證值是var5的時候將他變成var5+1）。
//其中getIntVolatile和compareAndSwapInt 都是native方法，用C寫的。CAS底層貌似是使用了cpu的cpxchg(compare*change)。
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

    return var5;
}
 

總結

所有其他的方法都大同小異，使用volatile修飾的value來儲存值，保證每個執行緒都可以隨時讀到值，然後每一步操作都使用CAS(compare and swap)這樣即可以保證原子寫入。