当我们更新一个全局变量时，如果多线程同时更新这个变量，可能得到期望之外的值，比如变量i=1，A线程更新i+1，B线程也更新i+1，经过两个线程操作之后可能i不等于3，而是等于2。因为A和B线程在更新变量i的时候拿到的i都是1，这就是线程不安全的更新操作，通常我们会使用synchronized来解决这个问题，synchronized会保证多线程不会同时更新变量i。但是使用synchronized在jdk7以前都是很耗费性能的，如果使用volatile关键字修饰的话，只能保证可见性和有序性，对执行i++是不保证原子性的。
从Jdk1.5开始，就提供了java.util.concurrent.atomic包（以下简称Atomic包），这个包中的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。
因为变量的类型有很多种，所以在Atomic包里一共提供了13个类，属于4种类型的原子更新方式，分别是原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用和原子更新属性（字段）。Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类。关于Unsafe类不清楚的可以看这篇文章，写的很全面:www.jianshu.com/p/1cc04a31f…
下面将一一介绍这四种类型的原子更新方式
原子更新基本类型类
使用原子的方式更新基本类型，Atomic包提供了以下3个类。 AtomicBoolean：原子更新布尔类型。 AtomicInteger：原子更新整型。 AtomicLong：原子更新长整型。
以上3个类提供的方法几乎一模一样，以AtomicInteger为例来看具体实现。在AtomicInteger中主要有如下的几个方法，比较重点
//以原子方式将当前值减一，返回更新前的值
//与getAndIncrement()也一样，这个是加一
public final int getAndDecrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
}
//使用Unsafe提供的方法通过修改数据值的地址偏移量去使值加上delta后返回，返回更新前的值
public final int getAndAdd(int delta) {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}
//返回的是更新后的值
public final int incrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}
//返回更新后减一的值
public final int decrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1) - 1;
}
//如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将该值设置为输入的值。
boolean compareAndSet（int expect，int update）
以上有使用Unsafe提供的方法去更新的，实现原理都是使用CAS的方式去更新值。
2.原子更新数组
通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下4个类。 ·AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。 ·AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元素。 ·AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。 ·AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型
这几个类的用法一致，就以AtomicIntegerArray来总结下常用的方法：
addAndGet(int i, int delta)：以原子更新的方式将数组中索引为i的元素与输入值相加； getAndIncrement(int i)：以原子更新的方式将数组中索引为i的元素自增加1； compareAndSet(int i, int expect, int update)：将数组中索引为i的位置的元素进行更新
可以看出，AtomicIntegerArray与AtomicInteger的方法基本一致，只不过在AtomicIntegerArray的方法中会多一个指定数组索引位i。下面举一个简单的例子：
public class AtomicDemo {
// private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(1);
private static int[] value = new int[]{1, 2, 3};
private static AtomicIntegerArray integerArray = new AtomicIntegerArray(value);
public static void main(String[] args) {
//对数组中索引为1的位置的元素加5
int result = integerArray.getAndAdd(1, 5);
System.out.println(integerArray.get(1));
System.out.println(result);
}
}
输出结果：
7
2
3 原子更新引用类型
原子更新基本类型的AtomicInteger，只能更新一个变量，如果要原子更新多个变量，就需要使用这个原子更新引用类型提供的类。Atomic包提供了以下3个类。 ·AtomicReference：原子更新引用类型。 ·AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。 ·AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。可以原子更新一个布尔类型的标记位和引用类型。构造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark)。 以上几个类提供的方法几乎一样，所以本节仅以AtomicReference为例：看代码实例:
public class AtomicReferenceTest {
private static AtomicReference<User> userAtomicReference=new AtomicReference<>();
public static void main(String[] args) {
User user = new User("ocnan", 16);
userAtomicReference.set(user);
User updateUser = new User("Shinichi",17);
userAtomicReference.compareAndSet(user,updateUser);
System.out.println(userAtomicReference.get().getName());
System.out.println(userAtomicReference.get().getOld());
}
static class User{
private String name;
private int old;
public User(String name, int old) {
this.name = name;
this.old = old;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getOld() {
return old;
}
}
}
代码中首先构建一个user对象，然后把user对象设置进AtomicReferenc中，最后调用compareAndSet方法进行原子更新作，实现原理同AtomicInteger里的compareAndSet方法。
4.原子更新字段类
如果需原子地更新某个类里的某个字段时，就需要使用原子更新字段类，Atomic包提供了以下3个类进行原子字段更新。
·AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型的字段的更新器。 ·AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段的更新器。 ·AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用CAS进行原子更新时可能出现的ABA问题。
要想原子地更新字段类需要两步。第一步，因为原子更新字段类都是抽象类，每次使用的时候必须使用静态方法newUpdater()创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类和属性。第二步，更新类的字段（属性）必须使用public volatile修饰符。
以AstomicIntegerFieldUpdate类为例:
public class AtomicDemo {
// 创建原子更新器，并设置需要更新的对象类和对象的属性
private static AtomicIntegerFieldUpdater updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class,"age");
public static void main(String[] args) {
// 设置柯南的年龄是10岁
User user = new User("a", 10);
//执行更新的代码段
int oldValue = updater.getAndIncrement(user, 1);
// 柯南长了一岁，但是仍然会输出旧的年龄
System.out.println(oldValue);
System.out.println(updater.get(user));
}
static class User {
private String userName;
public volatile int age;
public User(String userName, int age) {
this.userName = userName;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"userName='" + userName + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
}
输出结果：
10
11
从示例中可以看出，创建AtomicIntegerFieldUpdater是通过它提供的静态方法进行创建。
摘自: 《java并发编程的实战》
