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java - 如何在 java.util.concurrent.atomic 包中定义的类中实现原子性？

coder 2024-03-10 原文

我正在浏览 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger 的源代码，以了解该类提供的原子操作是如何实现原子性的。例如AtomicInteger.getAndIncrement()方法源码如下

public final int getAndIncrement() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

我无法理解在无限循环中编写操作序列的目的。它在 Java 内存模型 (JMM) 中是否有任何特殊用途。请帮我找到一个描述性的理解。提前致谢。

最佳答案

I am not able to understand the purpose of writing the sequence of operations inside a infinite for loop.

此代码的目的是确保 volatile 字段得到适当更新，没有 synchronized 锁的开销。除非有大量线程都在竞争更新同一个字段，否则这很可能会旋转很少几次来完成此操作。

volatile 关键字提供可见性和内存同步保证，但其本身并不能确保具有多个操作(测试和设置)的原子操作。如果您正在测试然后设置一个 volatile 字段，那么如果多个线程试图同时执行相同的操作，就会出现竞争条件。在这种情况下，如果多个线程试图同时增加 AtomicInteger，您可能会错过其中一个增量。这里的并发代码使用自旋循环和 compareAndSet 底层方法来确保 volatile int 仅在它仍然等于 3 时才更新为 4(例如) .

  1. t1 获取 atomic-int，它是 0。
  2. t2 获取 atomic-int，它是 0。
  3. t1 加 1
  4. t1 原子地 测试以确保它是 0，它是，并存储 1。
  5. t2 加 1
  6. t2 原子地 测试以确保它为 0，它不是，因此它必须旋转并重试。
  7. t2 获取 atomic-int，它是 1。
  8. t2 加 1
  9. t2 原子地 测试以确保它是 1，是，并存储 2。

Does it serve any special purpose in Java Memory Model (JMM).

不，它服务于类和方法定义的目的，使用 JMM 和围绕volatile 的语言定义来实现它的目的。 JMM 定义了语言如何使用 synchronized、volatile 和其他关键字以及多个线程如何与缓存和中央内存交互。这主要是关于 native 代码与操作系统和硬件的交互，很少(如果有的话)与 Java 代码有关。

compareAndSet(...) 方法通过调用 Unsafe 类来更接近 JMM，该类主要是带有一些包装器的 native 方法:

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

关于java - 如何在 java.util.concurrent.atomic 包中定义的类中实现原子性？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/16940670/

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