Java原子类:CAS与volatile的无锁奥秘

Java中的原子类位于java.util.concurrent.atomic包下,根据功能可分为四类,其核心原理均基于 volatile变量保证内存可见性CAS(Compare-and-Swap)操作保证原子性


⚛️ 一、基本类型原子类

  1. AtomicBoolean
    • 原理 :内部用volatile int value存储状态(0=false,1=true),通过Unsafe的compareAndSwapInt实现原子更新。
  2. AtomicInteger
    • 原理 :通过volatile int value存储值,使用Unsafe的getAndAddInt等CAS操作实现原子增减(如incrementAndGet())。
  3. AtomicLong
    • 原理 :类似AtomicInteger,使用volatile long value和CAS操作;64位系统需处理64位对齐问题。

🔢 二、数组类型原子类

  1. AtomicIntegerArray
    • 原理 :内部维护final int[] array,计算元素偏移地址后通过Unsafe的CAS操作数组元素。
  2. AtomicLongArray
    • 原理 :类似AtomicIntegerArray,支持long数组的原子操作。
  3. AtomicReferenceArray
    • 原理 :通过偏移地址和compareAndSwapObject实现引用类型数组元素的原子替换。

🔗 三、引用类型原子类

  1. AtomicReference<V>
    • 原理 :通过volatile V value存储引用,Unsafe的compareAndSwapObject实现引用的原子替换。
  2. AtomicStampedReference<V>
    • 原理 :在引用基础上增加int stamp(版本戳),解决CAS的ABA问题(同时检查引用和版本戳)。
  3. AtomicMarkableReference<V>
    • 原理 :用布尔标记(boolean mark)替代版本戳,简化ABA问题处理。

🛠️ 四、字段更新器

  1. AtomicIntegerFieldUpdater<T>
    • 原理 :通过反射更新目标类的volatile int字段,底层使用CAS保证原子性。
  2. AtomicLongFieldUpdater<T>
    • 原理 :类似上述,支持long字段。
  3. AtomicReferenceFieldUpdater<T,V>
    • 原理:支持引用类型字段的原子更新,依赖反射和CAS。

🔬 原理共性总结

  1. 内存可见性 :所有原子类内部使用volatile修饰变量,确保多线程下读取最新值。
  2. 原子性保障 :依赖Unsafe类的CAS操作(如compareAndSwapInt),自旋重试直到更新成功。
  3. 无锁优化 :相比synchronized,CAS避免线程阻塞,提升高并发性能。

⚠️ 注意:原子类仅适用于单个变量的简单操作(如增减、替换)。复杂逻辑仍需锁或其他同步机制。

相关推荐
A尘埃1 小时前
智慧零售全渠道业务中台系统
java·零售
墩墩分墩1 小时前
【Go语言入门教程】 Go语言的起源与技术特点:从诞生到现代编程利器(一)
开发语言·后端·golang·go
CHANG_THE_WORLD2 小时前
并发编程指南 同步操作与强制排序
开发语言·c++·算法
仰泳之鹅2 小时前
【C语言】深入理解指针(5)
c语言·开发语言
无为之士3 小时前
君正交叉编译链工具mips-gcc540-glibc222-64bit-r3.3.0.smaller.bz2编译st-device-sdk-c
c语言·开发语言
源力祁老师4 小时前
深入分析 json2(新)与标准的 jsonrpc的区别
开发语言
小wanga4 小时前
C++知识
java·开发语言·c++
学渣676564 小时前
文件传输工具rsync|rust开发环境安装|Ascend实验相关命令
开发语言·后端·rust
木心爱编程5 小时前
C++容器内存布局与性能优化指南
开发语言·c++·性能优化