1.考考你
你们周末好！又到咱们一周分享的时候了。相信做为资深程序员的你，对于AtomicInteger这样的类，即以Atomic开始的类必定不会感到陌生。咱们在翻看不少框架源码、或者第三方组件都会常常看到它们，如影随形。java
那么问题来了，像Atomicxxx这样的类，究竟是什么意思呢？从字面意思比较好理解，Atomic即原子性，那么Atomicxxx即原子类。讲到这里，你必定还记得咱们说过线程安全的三个基本要素，咱们一块儿来回顾一下：可见性、原子性、有序性。原子类的原子性，讲的就是这个原子性，因而你能够先记住一个结论：原子类，它是线程安全的类。程序员
到这里有朋友可能会提出质疑：你说线程安全，就线程安全吗？我不服，你没有讲清楚。我不听，我不听......好吧，看官们莫急，且听我一步一步分析，娓娓道来，话说......面试
#考考你： 1.你真的理解原子类的核心思想吗 2.你在你的项目中，有直接用到过原子类吗
2.案例
2.1.自增操做案例
2.1.1.普通变量版本
案例描述：编程
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定义一个普通的int型变量value，初始值为：0数组
-
开启两个线程thread_1，thread_2并行执行value++操做安全
-
每一个线程执行 5000次，预期执行结果： 2 * 5000 = 10000次bash
-
经过观察最终执行结果，是否等于预期10000次并发
-
结果不相等，说明线程不安全，缘由是：value++操做不是一个原子性操做框架
package com.anan.edu.common.newthread.atomic;
/**
* 普通 int变量 ++ 操做，非原子性，线程不安全
*
* @author ThinkPad
* @version 1.0
* @date 2020/11/29 8:27
*/
public class CommonIntDemo {
/**
* 普通成员变量
*/
private int value = 0;
public void addValue(){
value++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 1.建立CommonIntDemo对象
CommonIntDemo demo = new CommonIntDemo();
// 2.建立2两个线程，每一个线程调用方法addValue 5000次
// 预期value值结果等于：2 * 5000 = 10000
int loopEnd = 5000;
Thread thread_1 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
demo.addValue();
}
}, "thread_1");
Thread thread_2 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
demo.addValue();
}
}, "thread_2");
// 3.启动执行线程
thread_1.start();
thread_2.start();
// 4.主线程等待子线程执行完成，打印value值
thread_1.join();
thread_2.join();
System.out.println("int型成员变量value最终结果：" + demo.value);
}
}
执行结果分析：工具
2.1.2.AtomicInteger版本
案例描述：
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定义一个AtomicInteger变量value，初始值为：0
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开启两个线程thread_1，thread_2并行执行value.incrementAndGet()操做
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每一个线程执行 5000次，预期执行结果： 2 * 5000 = 10000次
-
经过观察最终执行结果，是否等于预期10000次
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结果相等，说明线程安全，缘由是：原子类同时知足了可见性、与原子性
package com.anan.edu.common.newthread.atomic;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* 原子类AtomicInteger，实现自增操做，线程安全
*
* @author ThinkPad
* @version 1.0
* @date 2020/11/29 8:27
*/
public class AtomicIntegerDemo {
/**
* AtomicInteger成员变量
*/
private AtomicInteger value = new AtomicInteger(0);
public void addValue(){
value.incrementAndGet();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 1.建立AtomicIntegerDemo对象
AtomicIntegerDemo demo = new AtomicIntegerDemo();
// 2.建立2两个线程，每一个线程调用方法addValue 5000次
// 预期value值结果等于：2 * 5000 = 10000
int loopEnd = 5000;
Thread thread_1 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
demo.addValue();
}
}, "thread_1");
Thread thread_2 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < loopEnd; i++){
demo.addValue();
}
}, "thread_2");
// 3.启动执行线程
thread_1.start();
thread_2.start();
// 4.主线程等待子线程执行完成，打印value值
thread_1.join();
thread_2.join();
System.out.println("AtomicInteger型成员变量value最终结果：" + demo.value);
}
}
执行结果分析：
2.2.原子类底层原理分析
2.2.1.再次分析线程安全核心思想
经过比较普通类型int型变量自增操做，与原子型AtomicInteger型变量自增操做。咱们看到应用层代码几乎没有差别，仅仅是经过AtomicInteger替换int实现自增操做，即保证了线程安全。那么AtomicInteger它是如何作到的呢？
要分析清楚AtomicInteger底层原理，还须要回到咱们说过的线程安全基本要素：可见性、原子性、有序性。就是说无论经过什么手段，要实现线程安全，必定要知足这三个基本要素，换句话说，知足了三个基本要素，也即实现了线程安全。
那么咱们就从这三个要素开始分析。首先看最容易理解的有序性，你还记得什么是有序性吗？它是说线程内有序，线程之间无序。有序性比较好理解，咱们就不过多解释了。
再来看可见性，一样你还记得什么是可见性吗？咱们知道jmm内存模型，每一个线程都有本身的私人空间（工做内存），全部线程共享公共空间（主内存）。那么若是要保证某个变量在线程间的可见性，即当线程A操做该变量后，须要同步将变量值从私人空间同步到公共空间：工做内存--->主内存；同理其它线程在操做变量前，须要从公共空间将变量值同步到私人空间：主内存--->工做内存。java编程语法上给咱们提供了一个关键字：volatile。用于实现可见性。你可能还须要下面这个图：
最后再来看原子性，原子性你应该还记得，咱们上一篇：高级并发编程系列十二（一文搞懂cas）刚刚分享过。cas本质上是不到黄河心不死，什么意思呢？便是不释放cpu，循环操做，直到操做成功为止。咱们是这么解释的，你也应该还记得对吧。并且咱们还说过对于cas，它的操做原理是三个值：内存值A、指望值B、更新值C。每次操做都会比较内存值A，是否等于指望值B、若是等于则将内存值更新成值C，操做成功；若是内存值A，不等于指望值B，则操做失败，进行下一次循环操做。你可能还须要下面这个图：
好了到这里，咱们能够一块儿来看AtomicInteger的源码了。看看是否知足咱们说的可见性、原子性。进一步分析清楚AtomicInteger类线程安全的实现原理。下面咱们经过截图+文字描述的方式，方便你理解。
2.2.2.AtomicInteger类声明
先来看AtomicInteger类的声明，这一块对于不熟悉的朋友可能比较难看懂，咱们先截图看一下。
2.2.3.方法incrementAndGet分析
经过类声明部分源码，咱们看到线程安全的可见性，经过volatile关键字修饰value成员变量，已经有了保障。那么原子性，又是如何保障的呢？答案是经过Unsafe工具类，进行cas操做来保障的。看图：
2.3.juc原子类分类
相信经过上面的分析，你已经理解了原子类线程安全的底层实现原理，若是你理解起来稍微还有点难度，我建议你多看两遍。对于一个程序员来讲，咱们不该该只会用用框架，底层思想和原理才是内功。
那么关于原子类的底层分析，咱们暂时放一放，下面咱们一块儿来看一下juc包中提供的常见原子能力工具类。它们每个的底层原理，都在上面分析过了，我就再也不逐一分析了，只是简单的列举出来，若是你感兴趣的话，能够找一两个按照我上面的分析思路，本身分析一下，应该会有意想不到的惊喜！
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基本原子类，表明：AtomicInteger、AtomicLong
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数组原子类，表明：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray
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引用原子类，表明：AtomicReference<V>。关于引用原子类，稍微加一句：它能够把一个普通对象，包装成具备原子能力的对象
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提供升级能力原子类，表明：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater
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累加器原子类，表明：LongAdder。关于累加器，稍微多加一句：它是jdk1.8开始后新加入的小伙伴，性能比起AtomicLong来讲杠杠的。据说目前是个面试热点话题哟！值得去研究一下