【實戰Java高并發程序設計 4】數組也能無鎖AtomicIntegerArray

zlyBear 發布于2019-08-14 15:17 / 814人閱讀

摘要：當前可用的原子數組有和，分別表示整數數組型數組和普通的對象數組。摘自實戰高并發程序設計一書實戰高并發程序設計中的指針類實戰高并發程序設計無鎖的對象引用實戰高并發程序設計帶有時間戳的對象引用

除了提供基本數據類型外，JDK還為我們準備了數組等復合結構。當前可用的原子數組有：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray，分別表示整數數組、long型數組和普通的對象數組。

這里以AtomicIntegerArray為例，展示原子數組的使用方式。
AtomicIntegerArray本質上是對int[]類型的封裝。使用Unsafe類通過CAS的方式控制int[]在多線程下的安全性。它提供了以下幾個核心API：

//獲得數組第i個下標的元素
public final int get(int i)
//獲得數組的長度
public final int length()
//將數組第i個下標設置為newValue，并返回舊的值
public final int getAndSet(int i, int newValue)
//進行CAS操作，如果第i個下標的元素等于expect，則設置為update，設置成功返回true
public final boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
//將第i個下標的元素加1
public final int getAndIncrement(int i)
//將第i個下標的元素減1
public final int getAndDecrement(int i)
//將第i個下標的元素增加delta（delta可以是負數）
public final int getAndAdd(int i, int delta)

下面給出一個簡單的示例，展示AtomicIntegerArray使用：

01 public class AtomicIntegerArrayDemo {
02     static AtomicIntegerArray arr = new AtomicIntegerArray(10);
03     public static class AddThread implements Runnable{
04         public void run(){
05            for(int k=0;k<10000;k++)
06                arr.getAndIncrement(k%arr.length());
07         }
08     }
09     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
10         Thread[] ts=new Thread[10];
11         for(int k=0;k<10;k++){
12             ts[k]=new Thread(new AddThread());
13         }
14         for(int k=0;k<10;k++){ts[k].start();}
15         for(int k=0;k<10;k++){ts[k].join();}
16         System.out.println(arr);
17     }
18 }

上述代碼第2行，申明了一個內含10個元素的數組。第3行定義的線程對數組內10個元素進行累加操作，每個元素各加1000次。第11行，開啟10個這樣的線程。因此，可以預測，如果線程安全，數組內10個元素的值必然都是10000。反之，如果線程不安全，則部分或者全部數值會小于10000。
程序的輸出結果如下：

[10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000]

這說明AtomicIntegerArray確實合理地保證了數組的線程安全性。

摘自《實戰Java高并發程序設計》一書

【實戰Java高并發程序設計1】Java中的指針：Unsafe類
【實戰Java高并發程序設計2】無鎖的對象引用：AtomicReference
【實戰Java高并發程序設計 3】帶有時間戳的對象引用：AtomicStampedReference

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