• 1、什么是原子操作类
• 2、原子更新基本类型
• 3、原子更新数据类型
• 4、原子更新引用类型
• 5、原子更新字段类

1、什么是原子操作类

原子性：无论有多少个操作，只要我们将这部分操作通过加锁的形式进行锁定，那么就可以视为一个原子性操作。原子性操作 = 线程安全。

原子操作类：提供了可以保证我们线程安全的类。可以直接使用。

当程序更新一个变量时，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（1.加锁，2. 定义我们的i变量为volatile形式。3. 可以使用我们的一个原子操作类。）。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。

而Java从JDK 1.5开始提供了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（CAS）、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。

2、原子更新基本类型

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。

示例代码：BaseAtomicTest.java

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class BaseAtomicTest {
    static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(0);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread a = new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < 5 ; i++) {
                ai.incrementAndGet(); //返回的增加1之后的值
            }
        });
        Thread b = new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < 7 ; i++) {
                ai.incrementAndGet(); //返回的增加1之后的值
            }
        });
        a.start();
        b.start();
        Thread.sleep(100); //为了保障 a b线程执行完毕之后，才继续执行后续的代码、
        System.out.println(ai.get()); // 获取ai的值
    }
}

3、原子更新数据类型

通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下3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，

其常用方法如下。

• int addAndGet（int i，int delta）：以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加。
• boolean compareAndSet（int i，int expect，int update）：如果当前值等于预期值，则以原子方式将数组位置i的元素设置成update值。

示例代码：ArrayAtomicTest.java

import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;

public class ArrayAtomicTest {
    static int[] array = new int[2];
    public static void main(String[] args) {
        array[0] = 10;
        array[1] = 20;

        AtomicIntegerArray aia = new AtomicIntegerArray(array);
        aia.compareAndSet(0, 10, 11);
        System.out.println(aia.get(0)); // 11
        System.out.println(array[0]);// 10
        //我们的数组的原子操作类，只是复制了我们之前的array的对象，并不会
        //在操作中改变原有array的值。
        //原始的array只作为一个入参。真正保障我们的原子性的还是我们的AtomicIntegerArray
        /**
        public AtomicIntegerArray(int[] array) {
        // Visibility guaranteed by final field guarantees
        this.array = array.clone();
    }
        */
        //备份的一份数据。
    }
}

4、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。我们介绍一下两个常用类：

• AtomicReference：原子更新引用类型。
• AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。

示例代码：ReferenceAtomic.java

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class ReferenceAtomic {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicReference<User> ar = new AtomicReference<>();
        User oldUser = new User("T",11);
        ar.set(oldUser);

        ar.compareAndSet(oldUser, new User("F",12));
        System.out.println(ar.get());
    }

    static class User {
        private String name;
        private Integer age;
        public User(String name, Integer age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        @Override
        public String toString(){
            return name + ":" + age;
        }
    }
}

总结：对于原子更新数组类和原子更新对象引用类，他们实质上就是将我们的数组和对象的外层进行了一次 Atomic 的封装。所以，在进行替换的时候，其实是外层的这个封装保证了原子性。
想想我们的原子更新基本类型如：Integer。其实Integer不也是一个对象吗？也是在他的外层进行了一次封装。

5、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。

以上3个类提供的方法几乎一样，所以本节仅以AstomicIntegerFieldUpdater为例进行讲解

示例代码：FieldAtomicTest.java

import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater;

public class FieldAtomicTest {
    // 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<User> a = AtomicIntegerFieldUpdater.
            newUpdater(User.class, "old");
    public static void main(String[] args) {
        User conan = new User("conan", 10);
        System.out.println(a.getAndIncrement(conan));// 10 该方法先获取老的值后+1
        System.out.println(a.get(conan));// 11
    }
    public static class User {
        private String name;
        public volatile int old;
        public User(String name, int old) {
            this.name = name;
            this.old = old;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public int getOld() {
            return old;
        }
    }

}

输出：

10 
11