JUC——原子类操作（三）

原子类操作

既然强调了并发访问，那么就必须考虑操作系统位数：32位操作系统还是64位操作系统，对于long型数据类型而言，是64位的。但是如果现在项目运行在32位系统上，则long型数据会占用32位空间进行数据的保存。

如果现在每一个程序类里面都去使用long类型，那么进行处理的时候都需要手动进行volatile配置，那样就太麻烦了。

为了解决这样的问题，在juc里面提供了一个atomic子包，这个子包里面保存的都是原子性的操作数据，也就是说里面包含的数据类型都使用volatile进行声明。

原子操作分类

原子操作：是指操作过程中不会被中断，保证数据操作是以原子方式进行的。

• 基本数据类型：AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean
  
• 数组类型：AtomicIntegerArray, AtomicLongArray, AtomicRefernceArray
• 引用类型： AtomicReference, AtomicStampedRerence, AtomicMarkableReference
• 对象的属性修改类型： AtomicIntegerFieldUpdater, AtomicLongFieldUpdater, AtomicReferenceFieldUpdater.

范例：观察“AtomicLong”类型

实际上在使用“AtomicLong”的时候里面包含的就是“private volatile long value”.

package so.strong.concurrents;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class StrongDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AtomicLong num = new AtomicLong(10);
        System.out.println("数据自增："+num.incrementAndGet());
        System.out.println("数据自减："+num.decrementAndGet());
    }
}

如果要进行数据类型的基础数学运算也是需要通过方法进行的。

范例：实现基础数学运算

package so.strong.concurrents;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class StrongDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AtomicLong num = new AtomicLong(100);
        System.out.println("加法操作："+num.addAndGet(10));
        System.out.println("减法操作："+num.addAndGet(-9));
    }
}

毕竟这种操作不是原始的基本数据类型，它的操作时刻需要保证数据在多线程访问下的并发安全性。

对于原子性的处理，以上并不是它的重点，只是它的操作形式，这里面有一个最为重要的方法，CAS方法：

public final boolean compareAndSet(long expect, long update) {
      return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);
}

范例：观察CAS方法的使用

package so.strong.concurrents;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class StrongDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AtomicLong num = new AtomicLong(100); //设置原子性操作
        //如果现在要进行修改的内容是100，即：原始的原子类型里面为100，则使用300替换num的内容
        System.out.println(num.compareAndSet(101,300));  //比较的值等于100，返回true
        System.out.println(num);
    }
}

使用CAS方法进行内容修改的时候一定要设置一个原始的比较内容，如果内容相同才可以修改，如果现在操作的是数组也有与之对应的程序类AtomicLongArray。

AtomicLongArray有两个构造方法：

• 动态开辟：设置数组的长度

  public AtomicLongArray(int length) {
       array = new long[length];  
  }

• 静态开辟：设置具体的数组内容

  public AtomicLongArray(long[] array) {
      this.array = array.clone();
  }

范例：进行数组操作

package so.strong.concurrents;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLongArray;
public class StrongDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AtomicLongArray array = new AtomicLongArray(new long[]{1,2,3});
        array.set(0,99); //原子性的数组必须使用set修改内容
        System.out.println(array);
    }
}

除了对long类型进行原子性的处理支持之外也可以对引用类型（对象）进行原子性操作。

范例：使用原子性进行对象的描述

package so.strong.concurrents;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class StrongDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AtomicReference<Member> ref = new AtomicReference<>();
        Member memA = new Member("张三", 22);
        Member memB = new Member("李四", 32);
        ref.set(memA);
        ref.compareAndSet(memA, memB); //对象引用变更只得依靠地址比较“==”
        System.out.println(ref);
    }
}

class Member {
    private String name;
    private int age;
    public Member(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "name= " + this.name + ",age= " + this.age;
    }
}

以上的几种类型严格来讲都算是常用的几种处理形式，但是在Java开发里面有可能会遇见一种很奇怪的问题，即：可能本身类中定义的类型不是AtomicLong，那么可以利用AtomicLongFieldUpdater类来完成。

public abstract class  AtomicLongFieldUpdater<T> 
 // 抽象类AtomicLongFieldUpdater更新器

AtomicLongFieldUpdater更新器获得对象的方法：

@CallerSensitive
public static <U> AtomicLongFieldUpdater<U> newUpdater(Class<U> tclass, String fieldName) {
    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
     if (AtomicLong.VM_SUPPORTS_LONG_CAS)
        return new CASUpdater<U>(tclass, fieldName, caller);
     else
        return new LockedUpdater<U>(tclass, fieldName, caller);
}

范例：使用AtomicLongFieldUpdater更新器

package so.strong.concurrents;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLongFieldUpdater;
public class StrongDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Book book = new Book(100001,"Java从入门到放弃");
        book.setBid(200002); //修改bid
        System.out.println(book);
    }
}

class Book {
    private volatile long bid; //必须追加volatile关键字
    private String title;
    public Book(long bid, String title) {
        this.bid = bid;
        this.title = title;
    }

    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    public void setBid(long bid) {
        AtomicLongFieldUpdater updater = AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(super.getClass(), "bid");
        updater.compareAndSet(this, this.bid, bid);//使用CAS方法进行内容的修改
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "图书编号: " + this.bid + ", 名称: " + this.title;
    }
}

并发访问中为了保证多位的数据类型的完整性一定要使用volatile关键字，同时在整个juc的开包里面会发现有大量的原子操作类出现。