這是一篇來自粉絲的投稿，作者【林灣村龍貓】最近在閱讀Java源碼，這一篇是他關于并發包中atomic類的源碼閱讀的總結。Hollis做了一點點修改。

引子

在多線程的場景中，我們需要保證數據安全，就會考慮同步的方案，通常會使用synchronized或者lock來處理，使用了synchronized意味著內核態的一次切換。這是一個很重的操作。

有沒有一種方式，可以比較便利的實現一些簡單的數據同步，比如計數器等等。concurrent包下的atomic提供我們這么一種輕量級的數據同步的選擇。

使用例子

import java.util.concurrent.CountDownLatch; 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; 
 
public class App { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100); 
 
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0); 
        for (int i = 0; i < 100; i++) { 
            new Thread() { 
                @Override 
                public void run() { 
                    atomicInteger.getAndIncrement(); 
 
                    countDownLatch.countDown(); 
                } 
            }.start(); 
        } 
 
        countDownLatch.await(); 
 
        System.out.println(atomicInteger.get()); 
    } 
} 

在以上代碼中，使用AtomicInteger聲明了一個全局變量，并且在多線程中進行自增，代碼中并沒有進行顯示的加鎖。

以上代碼的輸出結果，永遠都是100。如果將AtomicInteger換成Integer，打印結果基本都是小于100。

也就說明AtomicInteger聲明的變量，在多線程場景中的自增操作是可以保證線程安全的。接下來我們分析下其原理。

原理

我們可以看一下AtomicInteger的代碼

他的值是存在一個volatile的int里面。volatile只能保證這個變量的可見性。不能保證他的原子性。

可以看看getAndIncrement這個類似i++的函數，可以發現，是調用了UnSafe中的getAndAddInt。

UnSafe是何方神圣？UnSafe提供了java可以直接操作底層的能力。

進一步，我們可以發現實現方式：

如何保證原子性：自旋 + CAS（樂觀鎖）。在這個過程中，通過compareAndSwapInt比較更新value值，如果更新失敗，重新獲取舊值，然后更新。

優缺點

CAS相對于其他鎖，不會進行內核態操作，有著一些性能的提升。但同時引入自旋，當鎖競爭較大的時候，自旋次數會增多。cpu資源會消耗很高。

換句話說，CAS+自旋適合使用在低并發有同步數據的應用場景。

Java 8做出的改進和努力

在Java 8中引入了4個新的計數器類型，LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder、DoubleAccumulator。他們都是繼承于Striped64。

在LongAdder 與AtomicLong有什么區別？

Atomic*遇到的問題是，只能運用于低并發場景。因此LongAddr在這基礎上引入了分段鎖的概念。可以參考《JDK8系列之LongAdder解析》一起看看做了什么。

大概就是當競爭不激烈的時候，所有線程都是通過CAS對同一個變量（Base）進行修改，當競爭激烈的時候，會將根據當前線程哈希到對于Cell上進行修改（多段鎖）。

可以看到大概實現原理是：通過CAS樂觀鎖保證原子性，通過自旋保證當次修改的最終修改成功，通過降低鎖粒度（多段鎖）增加并發性能。

【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創文章，作者微信公眾號Hollis(ID：hollischuang)】

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