Java并发编程：JUC工具包的AtomicInteger原子整型使用示例分析

AtomicInteger 类底层存储一个int值，并提供方法对该int值进行原子操作。AtomicInteger 作为java.util.concurrent.atomic包的一部分，从Java 1.5开始引入。

1. AtomicInteger基础用法

通过下文的AtomicInteger构造方法，可以创建一个AtomicInteger对象，该对象的初始值默认为0。AtomicInteger提供get和set方法，获取底层int整数值，与设置int整数值

//初始值为0的atomicInteger对象
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();  
//初始值为200的atomicInteger对象
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(200);
int currentValue = atomicInteger.get();         //100
atomicInteger.set(2453);                        //现在的值是 2453

但是上面的方法，对于AtomicInteger而言并不是它的核心内容，AtomicInteger核心内容体现在它的原子性，我们下文介绍。

2. 什么时候需要使用AtomicInteger

我们通常在以下的两种场景下使用AtomicInteger

多线程并发场景下操作一个计数器，需要保证计数器操作的原子性。

进行数值比较，如果给定值与当前值相等，进行数值的更新操作，并实现操作的非阻塞算法。

2.1. 原子计数器场景

把AtomicInteger作为一个计数器使用，AtomicInteger提供了若干方法进行加法、减法的原子操作。

比如从一个map里面获取值，用get()方法，这是第一个操作；获取到值之后给这个值加上n，这是第二个操作；将进行过加法运算的值，再次放入map里面是第三个操作。所谓操作的原子性是指：在多线程并发的场景下，上面的三个操作是原子性的，也就是不可分割的。不会出现A线程get了数值，B线程同时也get到了该数值，两个线程同时为该值做运算并先后再次放入的情况，这种情况对于AtomicInteger而言是不会出现的，AtomicInteger操作是线程安全的、不可分割的。

addAndGet()- 将给定的值加到当前值上，并在加法后返回新值，并保证操作的原子性。

getAndAdd()- 将给定的值加到当前值上，并返回旧值，并保证操作的原子性。

incrementAndGet()- 将当前值增加1，并在增加后返回新值。它相当于++i操作，并保证操作的原子性。

getAndIncrement()- 将当前值增加1并返回旧值。相当于++i操作，并保证操作的原子性。

decrementAndGet()- 将当前值减去1，并在减去后返回新值，相当于i--操作，并保证操作的原子性。

getAndDecrement()- 将当前值减去1，并返回旧值。它相当于 --i操作，并保证操作的原子性。

下面是AtomicInteger原子性操作方法的例子

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //初始值为100的atomic Integer
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);
        System.out.println(atomicInteger.addAndGet(2));         //加2并返回102
        System.out.println(atomicInteger);                      //102
        System.out.println(atomicInteger.getAndAdd(2));         //先获取102，再加2
        System.out.println(atomicInteger);                      //104
        System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());    //加1再获取105   
        System.out.println(atomicInteger);                      //105   
        System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());    //先获取105再加1
        System.out.println(atomicInteger);                      //106
        System.out.println(atomicInteger.decrementAndGet());    //减1再获取105
        System.out.println(atomicInteger);                      //105
        System.out.println(atomicInteger.getAndDecrement());    //先获取105，再减1
        System.out.println(atomicInteger);                      //104
    }
}

2.2. 数值比对及交换操作

compareAndSet操作将一个内存位置的内容与一个给定的值进行比较，只有当它们相同时，才会将该内存位置的内容修改为一个给定的新值。这个过程是以单个原子操作的方式完成的。

compareAndSet方法：如果当前值==预期值，则将值设置为给定的更新值。

boolean compareAndSet(int expect, int update)

expect是预期值

update是更新值

AtomicInteger compareAndSet() 方法的例子

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //初始值为100的atomic Integer
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);
        //当前值100 = 预期值100，所以设置atomicInteger=110
        boolean isSuccess = atomicInteger.compareAndSet(100,110);  
        System.out.println(isSuccess);      //输出结果为true表示操作成功
        //当前值110 = 预期值100？不相等，所以atomicInteger仍然等于110
        isSuccess = atomicInteger.compareAndSet(100,120);  
        System.out.println(isSuccess);      //输出结果为false表示操作失败
    }
}

3. 总结

AtomicInteger可以帮助我们在不使用synchronized同步锁的情况下，实现在多线程场景下int数值操作的线程安全，操作的原子性。并且使用AtomicInteger来实现int数值的原子操作，远比使用synchronized同步锁效率更高。

java.util.concurrent.atomic包不仅为我们提供了AtomicInteger，还提供了AtomicBoolean布尔原子操作类、AtomicLong长整型布尔原子操作类、AtomicReference对象原子操作类、AtomicIntegerArray整型数组原子操作类、AtomicLongArray长整型数组原子操作类、AtomicReferenceArray对象数组原子操作类。