原子变量(AtomicLong, AtomicInteger, AtomicReference)

J2SE 5.0提供了一组atomic class来帮助我们简化同步处理。基本工作原理是使用了同步synchronized的方法实现了对一个long, integer, 对象的增、减、赋值（更新）操作. 比如对于++运算符AtomicInteger可以将它持有的integer 能够atomic 地递增。在需要访问两个或两个以上 atomic变量的程序代码（或者是对单一的atomic变量执行两个或两个以上的操作）通常都需要被synchronize以便两者的操作能够被当作是一个atomic的单元。

对array atomic变量来说，一次只有一个索引变量可以变动，并没有功能可以对整个array做atomic化的变动。

关于Atomic的几个方法
getAndSet() : 设置新值，返回旧值.
compareAndSet(expectedValue, newValue) : 如果当前值(current value)等于期待的值(expectedValue), 则原子地更新指定值为新值(newValue), 如果更新成功，返回true, 否则返回false, 换句话可以这样说: 将原子变量设置为新的值, 但是如果从我上次看到的这个变量之后到现在被其他线程修改了(和我期望看到的值不符), 那么更新失败

从effective java (2)中拿来的一个关于AtomicReference的一个例子:
Java代码

Java代码  

1. public class AtomicTest {     
2.     private int x, y;     
3.     
4.     private enum State {     
5.         NEW, INITIALIZING, INITIALIZED     
6.     };     
7.     
8.     private final AtomicReference<State> init = new AtomicReference<State>(State.NEW);     
9.          
10.     public AtomicTest() {     
11.     }     
12.          
13.     public AtomicTest(int x, int y) {     
14.         initialize(x, y);     
15.     }     
16.     
17.     private void initialize(int x, int y) {     
18.         if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {     
19.             throw new IllegalStateException("initialize is error");     
20.         }     
21.         this.x = x;     
22.         this.y = y;     
23.         init.set(State.INITIALIZED);     
24.     }     
25.     
26.     public int getX() {     
27.         checkInit();     
28.         return x;     
29.     }     
30.     
31.     public int getY() {     
32.         checkInit();     
33.         return y;     
34.     }     
35.          
36.     private void checkInit() {     
37.         if (init.get() == State.INITIALIZED) {     
38.             throw new IllegalStateException("uninitialized");     
39.         }     
40.     }     
41.          
42. }    
43.   
44. public class AtomicTest {  
45.     private int x, y;  
46.   
47.     private enum State {  
48.         NEW, INITIALIZING, INITIALIZED  
49.     };  
50.   
51.     private final AtomicReference<State> init = new AtomicReference<State>(State.NEW);  
52.       
53.     public AtomicTest() {  
54.     }  
55.       
56.     public AtomicTest(int x, int y) {  
57.         initialize(x, y);  
58.     }  
59.   
60.     private void initialize(int x, int y) {  
61.         if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {  
62.             throw new IllegalStateException("initialize is error");  
63.         }  
64.         this.x = x;  
65.         this.y = y;  
66.         init.set(State.INITIALIZED);  
67.     }  
68.   
69.     public int getX() {  
70.         checkInit();  
71.         return x;  
72.     }  
73.   
74.     public int getY() {  
75.         checkInit();  
76.         return y;  
77.     }  
78.       
79.     private void checkInit() {  
80.         if (init.get() == State.INITIALIZED) {  
81.             throw new IllegalStateException("uninitialized");  
82.         }  
83.     }  
84.       
85. }  

上面的例子比较容易懂, 不过貌似没什么价值, 而在实际的应用中, 我们一般采用下面的方式来使用atomic class:
Java代码

Java代码  

1. public class CounterTest {     
2.     AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);     
3.     
4.     public int count() {     
5.         int result;     
6.         boolean flag;     
7.         do {     
8.             result = counter.get();     
9.             // 断点     
10.             // 单线程下, compareAndSet返回永远为true,     
11.             // 多线程下, 在与result进行compare时, counter可能被其他线程set了新值, 这时需要重新再取一遍再比较,     
12.             // 如果还是没有拿到最新的值, 则一直循环下去, 直到拿到最新的那个值     
13.             flag = counter.compareAndSet(result, result + 1);     
14.         } while (!flag);     
15.     
16.         return result;     
17.     }     
18.     
19.     public static void main(String[] args) {     
20.         final CounterTest c = new CounterTest();     
21.         new Thread() {     
22.             @Override    
23.             public void run() {     
24.                 c.count();     
25.             }     
26.         }.start();     
27.     
28.         new Thread() {     
29.             @Override    
30.             public void run() {     
31.                 c.count();     
32.             }     
33.         }.start();     
34.     
35.         new Thread() {     
36.             @Override    
37.             public void run() {     
38.                 c.count();     
39.             }     
40.         }.start();     
41.     }     
42. }    
43.   
44. public class CounterTest {  
45.     AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);  
46.   
47.     public int count() {  
48.         int result;  
49.         boolean flag;  
50.         do {  
51.             result = counter.get();  
52.             // 断点  
53.             // 单线程下, compareAndSet返回永远为true,  
54.             // 多线程下, 在与result进行compare时, counter可能被其他线程set了新值, 这时需要重新再取一遍再比较,  
55.             // 如果还是没有拿到最新的值, 则一直循环下去, 直到拿到最新的那个值  
56.             flag = counter.compareAndSet(result, result + 1);  
57.         } while (!flag);  
58.   
59.         return result;  
60.     }  
61.   
62.     public static void main(String[] args) {  
63.         final CounterTest c = new CounterTest();  
64.         new Thread() {  
65.             @Override  
66.             public void run() {  
67.                 c.count();  
68.             }  
69.         }.start();  
70.   
71.         new Thread() {  
72.             @Override  
73.             public void run() {  
74.                 c.count();  
75.             }  
76.         }.start();  
77.   
78.         new Thread() {  
79.             @Override  
80.             public void run() {  
81.                 c.count();  
82.             }  
83.         }.start();  
84.     }  
85. }  

类似i++这样的"读-改-写"复合操作(在一个操作序列中, 后一个操作依赖前一次操作的结果), 在多线程并发处理的时候会出现问题, 因为可能一个线程修改了变量, 而另一个线程没有察觉到这样变化, 当使用原子变量之后, 则将一系列的复合操作合并为一个原子操作,从而避免这种问题, i++=>i.incrementAndGet()
原子变量只能保证对一个变量的操作是原子的, 如果有多个原子变量之间存在依赖的复合操作, 也不可能是安全的, 另外一种情况是要将更多的复合操作作为一个原子操作, 则需要使用synchronized将要作为原子操作的语句包围起来. 因为涉及到可变的共享变量(类实例成员变量)才会涉及到同步, 否则不必使用synchronized