java.util.concurrent.atomic隨筆及volatile語義

 

一個原子操做（atomic operation）是個不能分割的總體，沒有其它線程（thread）可以中斷或檢查正在原子操做中的變量。一個原子（atomic）類型就是一個原子操做可用的類型，它能夠在基本上沒有鎖（lock）的狀況下作到線程安全（thread-safe）。

java.util.concurrent.atomic包就是提供原子操做的類的小工具包，支持在單個變量上解除鎖定的線程安全編程。包中的類將volatile值、字段和數組元素的概念擴展到那寫也支持原子條件更新操做的類。如AtomicReference，一個「能夠用原子方式更新的對象引用」。

JDK的文檔中說：「設計原子類主要用做各類塊，用於實現非阻塞數據結構和相關基礎結構類。compareAndSet()方法不是鎖定的常規替換方法。僅當對象的重要更新限於單個變量時才應用它」

類圖解：

?從類圖中能夠清晰的得出：這些基本都是實現java經常使用的基本類型及他們的數組的原子實現。

volatile語義

volatile至關於synchronized的弱實現，也就是說volatile實現了相似synchronized的語義，卻又沒有鎖機制。它確保對volatile字段的更新以可預見的方式告知其餘的線程。

volatile包含如下語義：

（1）Java 存儲模型不會對valatile指令的操做進行重排序：這個保證對volatile變量的操做時按照指令的出現順序執行的。

（2）volatile變量不會被緩存在寄存器中（只有擁有線程可見）或者其餘對CPU不可見的地方，每次老是從主存中讀取volatile變量的結果。也就是說對於volatile變量的修改，其它線程老是可見的，而且不是使用本身線程棧內部的變量。也就是在happens-before法則中，對一個valatile變量的寫操做後，其後的任何讀操做理解可見此寫操做的結果。

儘管volatile變量的特性不錯，可是volatile並不能保證線程安全的，也就是說volatile字段的操做不是原子性的，volatile變量只能保證可見性（一個線程修改後其它線程可以理解看到此變化後的結果），要想保證原子性，目前爲止只能加鎖！

應用volatile變量的三個原則：

（1）寫入變量不依賴此變量的值，或者只有一個線程修改此變量

（2）變量的狀態不須要與其它變量共同參與不變約束

（3）訪問變量不須要加鎖