死磕 java原子類之終結篇（面試題）
原子操作是指不會被線程調度機制打斷的操作，這種操作一旦開始，就一直運行到結束，中間不會有任何線程上下文切換。
原子操作可以是一個步驟，也可以是多個操作步驟，但是其順序不可以被打亂，也不可以被切割而只執行其中的一部分，將整個操作視作一個整體是原子性的核心特征。
在java中提供了很多原子類，筆者在此主要把這些原子類分成四大類。
原子更新基本類型或引用類型
如果是基本類型，則替換其值，如果是引用，則替換其引用地址，這些類主要有：
（1）AtomicBoolean
原子更新布爾類型，內部使用int類型的value存儲1和0表示true和false，底層也是對int類型的原子操作。
（2）AtomicInteger
原子更新int類型。
（3）AtomicLong
原子更新long類型。
（4）AtomicReference
原子更新引用類型，通過泛型指定要操作的類。
（5）AtomicMarkableReference
原子更新引用類型，內部使用Pair承載引用對象及是否被更新過的標記，避免了ABA問題。
（6）AtomicStampedReference
原子更新引用類型，內部使用Pair承載引用對象及更新的郵戳，避免了ABA問題。
這幾個類的操作基本類似，底層都是調用Unsafe的compareAndSwapXxx()來實現，基本用法如下：
private static void testAtomicReference() { AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(1); atomicInteger.incrementAndGet(); atomicInteger.getAndIncrement(); atomicInteger.compareAndSet(3, 666); System.out.println(atomicInteger.get()); AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1, 1); atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2, 1, 3); atomicStampedReference.compareAndSet(2, 666, 3, 5); System.out.println(atomicStampedReference.getReference()); System.out.println(atomicStampedReference.getStamp()); }
原子更新數組中的元素
原子更新數組中的元素，可以更新數組中指定索引位置的元素，這些類主要有：
（1）AtomicIntegerArray
原子更新int數組中的元素。
（2）AtomicLongArray
原子更新long數組中的元素。
（3）AtomicReferenceArray
原子更新Object數組中的元素。
這幾個類的操作基本類似，更新元素時都要指定在數組中的索引位置，基本用法如下：
private static void testAtomicReferenceArray() { AtomicIntegerArray atomicIntegerArray = new AtomicIntegerArray(10); atomicIntegerArray.getAndIncrement(0); atomicIntegerArray.getAndAdd(1, 666); atomicIntegerArray.incrementAndGet(2); atomicIntegerArray.addAndGet(3, 666); atomicIntegerArray.compareAndSet(4, 0, 666); System.out.println(atomicIntegerArray.get(0)); System.out.println(atomicIntegerArray.get(1)); System.out.println(atomicIntegerArray.get(2)); System.out.println(atomicIntegerArray.get(3)); System.out.println(atomicIntegerArray.get(4)); System.out.println(atomicIntegerArray.get(5)); }
原子更新對象中的字段
原子更新對象中的字段，可以更新對象中指定字段名稱的字段，這些類主要有：
（1）AtomicIntegerFieldUpdater
原子更新對象中的int類型字段。
（2）AtomicLongFieldUpdater
原子更新對象中的long類型字段。
（3）AtomicReferenceFieldUpdater
原子更新對象中的引用類型字段。
這幾個類的操作基本類似，都需要傳入要更新的字段名稱，基本用法如下：
private static void testAtomicReferenceField() {
AtomicReferenceFieldUpdater<User, String> updateName = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(User.class, String.class,"name");
AtomicIntegerFieldUpdater<User> updateAge = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "age");
User user = new User("tong ge", 21);
updateName.compareAndSet(user, "tong ge", "read source code");
updateAge.compareAndSet(user, 21, 25);
updateAge.incrementAndGet(user);
System.out.println(user);
}
private static class User {
volatile String name;
volatile int age;
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "name: " + name + ", age: " + age;
}
}高性能原子類
高性能原子類，是java8中增加的原子類，它們使用分段的思想，把不同的線程hash到不同的段上去更新，最後再把這些段的值相加得到最終的值，這些類主要有：
（1）Striped64
下面四個類的父類。
（2）LongAccumulator
long類型的聚合器，需要傳入一個long類型的二元操作，可以用來計算各種聚合操作，包括加乘等。
（3）LongAdder
long類型的累加器，LongAccumulator的特例，只能用來計算加法，且從0開始計算。
（4）DoubleAccumulator
double類型的聚合器，需要傳入一個double類型的二元操作，可以用來計算各種聚合操作，包括加乘等。
（5）DoubleAdder
double類型的累加器，DoubleAccumulator的特例，只能用來計算加法，且從0開始計算。
這幾個類的操作基本類似，其中DoubleAccumulator和DoubleAdder底層其實也是用long來實現的，基本用法如下：
private static void testNewAtomic() {
LongAdder longAdder = new LongAdder();
longAdder.increment();
longAdder.add(666);
System.out.println(longAdder.sum());
LongAccumulator longAccumulator = new LongAccumulator((left, right)->left + right * 2, 666);
longAccumulator.accumulate(1);
longAccumulator.accumulate(3);
longAccumulator.accumulate(-4);
System.out.println(longAccumulator.get());
}問題
關於原子類的問題，筆者整理了大概有以下這些：
（1）Unsafe是什麽？
（3）Unsafe為什麽是不安全的？
（4）Unsafe的實例怎麽獲取？
（5）Unsafe的CAS操作？
（6）Unsafe的阻塞/喚醒操作？
（7）Unsafe實例化一個類？
（8）實例化類的六種方式？
（9）原子操作是什麽？
（10）原子操作與數據庫ACID中A的關系？
（11）AtomicInteger怎麽實現原子操作的？
（12）AtomicInteger主要解決了什麽問題？
（13）AtomicInteger有哪些缺點？
（14）ABA是什麽？
（15）ABA的危害？
（16）ABA的解決方法？
（17）AtomicStampedReference是怎麽解決ABA的？
（18）實際工作中遇到過ABA問題嗎？
（19）CPU的緩存架構是怎樣的？
（20）CPU的緩存行是什麽？
（21）內存屏障又是什麽？
（22）偽共享是什麽原因導致的？
（23）怎麽避免偽共享？
（24）消除偽共享在java中的應用？
（25）LongAdder的實現方式？
（26）LongAdder是怎麽消除偽共享的？
（27）LongAdder與AtomicLong的性能對比？
（28）LongAdder中的cells數組是無限擴容的嗎？
關於原子類的問題差不多就這麽多，都能回答上來嗎？點擊下面的鏈接可以直接到相應的章節查看：
死磕 java魔法類之Unsafe解析
死磕 java原子類之AtomicInteger源碼分析
死磕 java原子類之AtomicStampedReference源碼分析
雜談 什麽是偽共享（false sharing）？
死磕 java原子類之LongAdder源碼分析
彩蛋
原子類系列源碼分析到此就結束了，雖然分析的類比較少，但是牽涉的內容非常多，特別是操作系統底層的知識，比如CPU指令、CPU緩存架構、內存屏障等。
下一章，我們將進入“同步系列”，同步最常見的就是各種鎖了，這裏會著重分析java中的各種鎖、各種同步器以及分布式鎖相關的內容。
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