java并发编程专题（十）—-(JUC原子类)基本类型详解

一、介绍

在Java并发编程中，为了解决并发问题，我们一般都会使用锁，但是锁虽然能够解决并发问题，但也会带来额外的性能开销和代码复杂度。JUC原子类就是为了解决这个问题而生的。

JUC原子类提供了一些并发安全且具有原子性的操作，即这些操作在执行时，不会被其他线程的并发操作所干扰。JUC原子类是通过使用CAS（Compare And Swap）机制实现的，因此可以在不使用锁的情况下，实现线程安全。

本篇文章，我们主要讲解JUC原子类针对基本类型的使用方式和细节。

二、AtomicBoolean

JUC原子类中针对boolean类型提供了AtomicBoolean类，该类是在操作boolean变量时提供线程安全的一种方案。

使用AtomicBoolean的过程如下：

private AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);

public void setAtomicBoolean(boolean newValue) {
    atomicBoolean.set(newValue); // 设置值
}

public boolean getAtomicBoolean() {
    return atomicBoolean.get(); // 获取值
}

通过调用set方法，我们能够修改变量的值，而获取最终结果则需要调用get方法，获取当前变量的值。

三、AtomicInteger

JUC原子类中针对int类型提供了AtomicInteger类，使用方法类似于使用AtomicBoolean。

下面是一个关于AtomicInteger的使用示例：

private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

public void addCount() {
    count.incrementAndGet(); // 自增操作
}

public int getCount() {
    return count.get(); // 获取计数器的当前值
}

上述代码中，我们通过调用incrementAndGet方法来实现变量自增操作，通过调用get方法实现获取计数器当前值操作。

四、其他原子类

除了AtomicBoolean和AtomicInteger外，JUC原子类中还提供了以下类型的原子类：

• AtomicLong：针对long类型的原子类。
• AtomicReference：针对引用类型的原子类，通过compareAndSet方法来实现变量的原子性操作。
• AtomicStampedReference：类似于AtomicReference，不过通过compareAndSet方法来实现变量的原子性操作时，需要同时比较当前引用的版本号，例如对分布式系统进行操作时，可以使用该类实现不同节点中变量的同步更新。
• AtomicIntegerFieldUpdater：通过反射来实现对普通int类型变量的原子性更新操作。

需要注意的是AtomicReference和AtomicStampedReference可以用于实现一些很有用的数据结构，比如非阻塞队列（ConcurrentLinkedQueue）和无锁算法等。

五、示例说明

为了更好地理解JUC原子类的使用方式和场景，我们举例说明。

场景一：用户余额

假设我们的系统中需要对用户余额进行操作，每次操作都需要读取当前余额并进行一定的变化。如果使用锁的方式进行变量的操作，往往会带来性能上的损失和复杂度上的增加。此时，我们可以使用JUC原子类，通过AtomicLong实现对用户余额的操作。

private AtomicLong balance = new AtomicLong(0);

public void updateBalance(long diff) {
    while(true) { // 死循环，直到更新成功
        long oldValue = balance.get();
        long newValue = oldValue + diff;
        if(balance.compareAndSet(oldValue, newValue)) {
            break;
        }
    }
}

上述代码中，我们通过死循环的方式，不断进行balance的cas操作，直到更新成功为止。由于AtomicLong内部是使用CAS操作实现的，因此可以保证线程安全，且不需要使用锁。

场景二：对于某一计数器的变量操作

private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

public void addCount() {
    count.incrementAndGet(); // 自增操作
}

public void reduceCount() {
    count.addAndGet(-1); // 减1操作
}

public int getCount() {
    return count.get(); // 获取计数器当前值
}

上述代码中，我们通过AtomicInteger实现计数器的增减操作，这样可以保证线程安全并且性能表现良好。

六、总结

在Java并发编程中，JUC原子类是一种非常有用的技术。它通过使用CAS机制来保证多线程环境下变量的原子性操作，从而避免了使用锁所带来的性能开销和代码复杂度。在开发高并发系统时，考虑使用JUC原子类，从而提高程序性能和可维护性。