Java多線程之原子性 volatile、atomicInteger測試

原文連接：http://www.cnblogs.com/zhengbin/p/5653051.html

1、補充概念

---

1.什麼是線程安全性？

　　《Java Concurrency in Practice》中有提到：當多個線程訪問某個類時，這個類始終都能表現出正確的行爲，那麼就稱這個類是線程安全的。

2.Java中的「同步」

　　Java中的主要同步機制是關鍵字「synchronized」，它提供了一種獨佔的加鎖方式，但「同步」這個術語還包括volatile類型的變量，顯式鎖（Explicit Lock）以及原子變量。

2.原子性

　　原子是世界上的最小單位，具備不可分割性。好比 a=0；（a非long和double類型）這個操做是不可分割的，那麼咱們說這個操做時原子操做。再好比：a++；這個操做實際是a = a + 1；是可分割的，因此他不是一個原子操做。非原子操做都會存在線程安全問題，須要咱們使用同步技術（sychronized）來讓它變成一個原子操做。一個操做是原子操做，那麼咱們稱它具備原子性。java的concurrent包下提供了一些原子類，咱們能夠經過閱讀API來了解這些原子類的用法。好比：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。

2、實例源碼

---

+ View code

 1 public class IncrementTestDemo {
 2 
 3     public static int count = 0;
 4     public static Counter counter = new Counter();
 5     public static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
 6     volatile public static int countVolatile = 0;
 7     
 8     public static void main(String[] args) {
 9         for (int i = 0; i < 10; i++) {
10             new Thread() {
11                 public void run() {
12                     for (int j = 0; j < 1000; j++) {
13                         count++;
14                         counter.increment();
15                         atomicInteger.getAndIncrement();
16                         countVolatile++;
17                     }
18                 }
19             }.start();
20         }
21         try {
22             Thread.sleep(3000);
23         } catch (InterruptedException e) {
24             e.printStackTrace();
25         }
26         
27         System.out.println("static count: " + count);
28         System.out.println("Counter: " + counter.getValue());
29         System.out.println("AtomicInteger: " + atomicInteger.intValue());
30         System.out.println("countVolatile: " + countVolatile);
31     }
32     
33 }
34 
35 class Counter {
36     private int value;
37 
38     public synchronized int getValue() {
39         return value;
40     }
41 
42     public synchronized int increment() {
43         return ++value;
44     }
45 
46     public synchronized int decrement() {
47         return --value;
48     }
49 }

　　輸出結果：

+ View code

static count: 9952
Counter: 10000
AtomicInteger: 10000
countVolatile: 9979

 

　　第一行與最後一行，每次運行將獲得不一樣的結果，可是中間兩行的結果相同。

　　經過上面的例子說明，要解決自增操做在多線程環境下線程不安全的問題，能夠選擇使用Java提供的原子類，或者使用synchronized同步方法。

　　而經過Volatile關鍵字，並不能解決非原子操做的線程安全性。Volatile詳解

3、Java中的自增原理

---

　　雖然遞增操做++i是一種緊湊的語法，使其看上去只是一個操做，但這個操做並不是原子的，於是它並不會做爲一個不可分割的操做來執行。實際上，它包含了三個獨立的操做：讀取count的值，將值加1，而後將計算結果寫入count。這是一個「讀取 - 修改 - 寫入」的操做序列，而且其結果狀態依賴於以前的狀態。

　　下面寫一個簡單的類，用jdk中的工具javap來反編譯Java字節碼文件。

+ View code

/**
 * @author zhengbinMac
 */
public class TestDemo {
    public static int count;

    public void code() {
        count++;
    }
}

+ View code

localhost:Increment zhengbinMac$ javap -c TestDemo
警告: 二進制文件TestDemo包含Increment.TestDemo
Compiled from "TestDemo.java"
public class Increment.TestDemo {
  public static int count;

  public Increment.TestDemo();
    Code:
       0: aload_0       
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return        

  public void code();
    Code:
       0: getstatic     #2                  // Field count:I
       3: iconst_1      
       4: iadd          
       5: putstatic     #2                  // Field count:I
       8: return        
}

　　如上字節碼，咱們發現自增操做包括取數（getstatic  #2）、加一（iconst_1和iadd）、保存（putstatic  #2），並非咱們認爲的一條機器指令搞定的。