面试官：说说Java 原子类

一般情况下如果我们想避免原子性问题的时都会选择加锁，但是我们都知道加锁和解锁是有消耗的。并且只要有加锁、解锁就会伴随着线程阻塞、线程的唤醒，这样线程的切换也是消耗性能的。

从JDK1.5起就提供了原子类，能无锁的避免原子性问题，所以在简单的情况下,而且是只有就竞争一个共享变量的情况下，可以使用Java原子类，如果是多个共享变量的话基本上只能加锁了，原子类就不太好使了！Java原子类可以分为五大类：原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用类型、原子更新属性(类的字段)、原子累加器。它们是怎么做到没加锁实现原子性的呢？没什么大秘密就是硬件的支持！我们知道CPU指令肯定是原子性的，为了解决并发的问题CPU提供了一条指令——CAS(compare and swap 即比较并交换)。

CAS 指令包含 3 个参数：共享变量的内存地址 A、用于比较的值 B 和共享变量的新值 C。只有当内存中地址A的值等于B，才能把地址A的值变成C。

也就是只有预期值B等于内存地址A中的值时，表明共享变量没有被其他线程修改过，所以才允许更新新值，这样就保证了原子性！

CAS还会有ABA问题，就是当你比较的时候，可能你的值被一个线程改了之后，另一个线程又改了回来，然后你比较的时候发现和预期值一样，其实是被改过的。就类似你走在路上，你手机放口袋里，小偷偷走了你的手机，但是一抬头看到了头上的监控，又默默的放回你的口袋。你根本不知道发生了这件事，然后悠然的拿起手机，刷了波朋友圈，又默默的塞进口袋。。。

大部分情况下不需要关心这个，例如基本类型等，但是原子更新引用类型，因为可能比较的时候线程但是里面的某个属性已经变了。可以添加一个版本号来避免这个问题。

通常利用CAS来解决并发问题都通过自旋手段，这里的自旋的其实循环尝试，再说白一点就是while循环。举个例子来看一下AtomicInteger源码，声明了 private volatile int value; 通过volatile 关键字保证可见性。

public final int getAndIncrement() {
   return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
   int var5;
   do {
       var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);  //读取内存中的值
   } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)); //如果预期值不符合则重新读取内存中的值做比较
   return var5;
}
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

原子类都是调用sun.misc.Unsafe来的实现的，就比如上面的代码就是调用unsafe.getAndAddInt()。 do while就是自旋操作了，compareAndSwapInt是native方法。

所有的原子类实现基本上都是这个思路！讲白了就是调用硬件提供CAS这种操作，Java并发包帮我们封装了一下，使得我们更容易的调用！

原子更新基本类型

相关实现类：AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong。主要就是用来基本类型的操作

原子更新数组类型

相关实现类：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray。可以原子化地更新数组里面的每一个元素，和原子更新基本类型差别就是基本上方法都多了个数组的下标。

原子更新引用类型

相关实现类：AtomicReference、AtomicStampedReference 、AtomicMarkableReference。这个就要重点关注ABA，但是Java已经关注到了所以AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference 就能避免ABA问题了，就是用了版本号！

原子更新字段类型

相关实现类：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater 它们可以原子化地更新对象的属性，注意更新类的字段(属性)必须使用public volatile修饰符，这样才能保证可见性。

原子累加器

相关实现类：LongAccumulator、LongAdder、DoubleAccumulator、DoubleAdder。这几个类只能用来进行累加操作，现对于原子更新基本类型它们的性能更好些，所以如果只有累加操作可以用这几个类！