Java并发编程包中atomic的实现原理示例详解
线程安全：
当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些进程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协调，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类时线程安全的。
线程安全主要体现在以下三个方面：
原子性：提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程对它进行操作
可见性：一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到
有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序
引子
在多线程的场景中，我们需要保证数据安全，就会考虑同步的方案，通常会使用synchronized或者lock来处理，使用了synchronized意味着内核态的一次切换。这是一个很重的操作。
有没有一种方式，可以比较便利的实现一些简单的数据同步，比如计数器等等。concurrent包下的atomic提供我们这么一种轻量级的数据同步的选择。
使用例子
import java.util.concurrent.countdownlatch;
import java.util.concurrent.atomic.atomicinteger;
public class app {
public static void main(string[] args) throws exception {
countdownlatch countdownlatch = new countdownlatch(100);
atomicinteger atomicinteger = new atomicinteger(0);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new thread() {
@override
public void run() {
atomicinteger.getandincrement();
countdownlatch.countdown();
}
}.start();
}
countdownlatch.await();
system.out.println(atomicinteger.get());
}
}
在以上代码中，使用atomicinteger声明了一个全局变量，并且在多线程中进行自增，代码中并没有进行显示的加锁。
以上代码的输出结果，永远都是100。如果将atomicinteger换成integer，打印结果基本都是小于100。
也就说明atomicinteger声明的变量，在多线程场景中的自增操作是可以保证线程安全的。接下来我们分析下其原理。
原理
我们可以看一下atomicinteger的代码
他的值是存在一个volatile的int里面。volatile只能保证这个变量的可见性。不能保证他的原子性。
可以看看getandincrement这个类似i++的函数，可以发现，是调用了unsafe中的getandaddint。
unsafe是何方神圣？unsafe提供了java可以直接操作底层的能力。
进一步，我们可以发现实现方式：
如何保证原子性：自旋 + cas（乐观锁）。在这个过程中，通过compareandswapint比较更新value值，如果更新失败，重新获取旧值，然后更新。
优缺点
cas相对于其他锁，不会进行内核态操作，有着一些性能的提升。但同时引入自旋，当锁竞争较大的时候，自旋次数会增多。cpu资源会消耗很高。
换句话说，cas+自旋适合使用在低并发有同步数据的应用场景。
java 8做出的改进和努力
在java 8中引入了4个新的计数器类型，longadder、longaccumulator、doubleadder、doubleaccumulator。他们都是继承于striped64。
在longadder 与atomiclong有什么区别？
atomic*遇到的问题是，只能运用于低并发场景。因此longaddr在这基础上引入了分段锁的概念。可以参考《jdk8系列之longadder解析》一起看看做了什么。
大概就是当竞争不激烈的时候，所有线程都是通过cas对同一个变量（base）进行修改，当竞争激烈的时候，会将根据当前线程哈希到对于cell上进行修改（多段锁）。
可以看到大概实现原理是：通过cas乐观锁保证原子性，通过自旋保证当次修改的最终修改成功，通过降低锁粒度（多段锁）增加并发性能。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。