并发编程回顾：原子操作

原先多线程并发编程的学习笔记和代码整理一下贴上来。

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原子操作

一、什么是原子操作

原子操作是不能被线程调度机制中断的操作。一旦操作开始，它一定可以在可能发生的上下文切换之前（切换到其他线程执行）执行完毕。

原子操作可以应用于除long和double之外所有基本类型之上的简单操作。对于读取和写入除long和double之外的基本类型变量这样的操作，可以保证它们会被当作不可分的操作来操作内存。但64位的long和double读取和写入会被当作2个分离的32位操作来执行，这就产生一个读取和写入操作中间发生上下文切换，从而导致不同任务看到不正确的结果。

当定义long和double时，如果使用volatile，就会获得原子性。声明为volatile的域会立即写入主存中，而读取操作就发生在主存中。

多个线程同时访问某个域，那么这个域就应该是volatile的，否则这个域就应该只能由同步来访问。

但如果一个域的值依赖于它先前的值(例如计数器)，或者一个域的值依赖于别的域值限制，volatile就无法正常工作。所以第一选择仍是使用synchronized关键字。

二、java.util.concurrent.atomic

从javase5开始，新加入了java.util.concurrent.atomic包， JDK文档中描述为：

类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上，此包中的类可将volatile值、字段和数组元素的概念扩展到那些也提供原子条件更新操作的类。

在atomic包中提供了原子性变量类如AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference等。

使用原子性变量类可以去除同步代码，但原子性变量类是被用来设计实现java.util.concurrent中的类，因此只有在特殊情况下再使用它们，一般常用于性能调优。

下面是一个对AtomicInteger的简单测试：

public class AtomicIntegerTest implements Runnable{
	private AtomicInteger ait = new AtomicInteger(0);
	
	private void increment(){
		ait.addAndGet(2);
	}
	private int get(){
		return ait.get();
	}
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			//每个线程都循环累加
			increment();
			try{
				TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
			}catch(Exception e){
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
		AtomicIntegerTest task = new AtomicIntegerTest();
		for(int i=0;i<5;i++){
			es.submit(task);
		}
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);//保证5个任务都已经启动
		while(true){
			int value = task.get();
			if(value%2 != 0){
				System.out.println("error value!");
				System.exit(0);
			}else{
				System.out.println("value:"+task.get());
			}
			TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
		}
	}
}

上面的示例程序中，首先创建了一个线程池，开启5个线程，每个线程都循环对原子性变量AtomicInteger累加2，同时循环读取AtomicInteger的值，如果该值%2!=0的话，则说明出现了非原子性操作，程序停止，但本程序会一直运行下去打印出value的值。同时注意increment方法并没有加锁。