【摘要】

隨著多線程編程的普及,volatile和AtomicLong這兩個關(guān)鍵字被越來越多的使用。但是很多人并不理解它們的原理以及區(qū)別。今天我就來通過一個典型的場景,講解 volatile 和 AtomicLong 的用法、原理以及區(qū)別,希望可以幫助大家更好地使用這兩者。

我們假設(shè)有這樣一個多線程場景:存在一個長整型變量,多個線程同時進行讀寫操作。為了保證線程安全,我們通常會進行同步,但是同步操作又會影響效率。這個時候我們就可以考慮用 volatile 或者 AtomicLong 來優(yōu)化。

volatile

先說說 volatile,它可以保證變量的可見性,具體來說就是當(dāng)一個線程修改了 volatile 變量,新值對其他線程立即可見。這是因為volatile變量直接操作主內(nèi)存,而不是線程的工作內(nèi)存。

java
public class VolatileExample {
  volatile long count = 0;
  public void increment() {
    count++; 
  }
  public long getCount() {
    return count;
  }
}

這里通過 volatile 關(guān)鍵字,可以保證多個線程都能讀取到 count 的最新的值。但是,volatile 并不能保證原子性。什么意思呢?我們來看看下面的代碼:

java
public void increment() {
  count++;
}
// 這里的遞增操作并不是原子的,實際會分為三步
// 1. 讀取count值 
// 2. 計算值+1
// 3. 寫入新的值

也就是說某一個時刻,可能有兩個線程同時讀取了 count 值,然后分別增加,這就破壞了原子性。要解決這個問題,我們就需要 AtomicLong 了。

AtomicLong

AtomicLong 通過 CAS (Compare And Swap) 算法實現(xiàn)了對長整型的原子操作?？匆粋€例子:

java
AtomicLong atomicCount = new AtomicLong();
public void increment() {
  atomicCount.getAndIncrement(); 
}

getAndIncrement()會先獲取當(dāng)前的值,然后原子地增加,最后返回舊值。這樣多個線程調(diào)用的時候可以保證原子性。AtomicLong 的 CAS 原理是通過循環(huán)調(diào)用 CAS 指令,直到更新成功為止:

java
do {
  // 獲取舊的預(yù)期值 
  oldValue = atomicCount.get();
  // 用CAS指令更新值,如果預(yù)期值一樣才更新    
  success = compareAndSet(oldValue, oldValue + 1); 
// 如果失敗,繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行CAS  
} while(!success);

通過 CAS 不斷嘗試更新,直到成功為止。

volatile 和 AtomicLong 的區(qū)別

總結(jié)一下 volatile 和 AtomicLong 的區(qū)別

1. volatile 保證可見性,AtomicLong 保證原子性

2. volatile 不會對代碼產(chǎn)生線程鎖,AtomicLong 會通過 CAS 產(chǎn)生線程開銷

3. volatile 是通過直接操作主內(nèi)存實現(xiàn),AtomicLong 是通過 CAS 實現(xiàn)那么什么時候該用 volatile,什么時候該用 AtomicLong 呢?

• 如果只要保證可見性,那用 volatile 即可。
• 如果需要原子操作,如對數(shù)字進行遞增操作,這時就需要用 AtomicLong。

當(dāng)然,synchronized和Lock也能保證原子性,但是通過 CAS 實現(xiàn)的 AtomicLong 性能會更好一些。

以上就是本文的全部內(nèi)容了,通過一個典型多線程場景講解了 volatile 和 AtomicLong 的用法、原理以及區(qū)別。這兩個關(guān)鍵字非常有用,正確理解后可以充分利用它們帶來的優(yōu)勢，更多關(guān)于 Java volatile AtomicLong的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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