Java多線程-新特征-原子量

所謂的原子量即操作變量的操作是“原子的”，該操作不可再分，因此是線程安全的。

為何要使用原子變量呢，原因是多個線程對單個變量操作也會引起一些問題。在Java5之前，可以通過volatile、synchronized關鍵字來解決並發訪問的安全問題，但這樣太麻煩。
Java5之后，專門提供了用來進行單變量多線程並發安全訪問的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的類也很簡單。

package cn.thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class AtomicRunnable implements Runnable {
    private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000); // 原子量，每個線程都可以自由操作
    private String name; // 操作人
    private int x; // 操作數額

    AtomicRunnable(String name, int x) {
        this.name = name;
        this.x = x;
    }

    public void run() {
        System.out.println(name + "執行了" + x + "，當前余額：" + aLong.addAndGet(x));
    }

}

package cn.thread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**
 * 多線程-原子量
 * 
 * @author 林計欽
 * @version 1.0 2013-7-26 下午04:13:45
 */
public class ThreadAtomicTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Runnable t1 = new AtomicRunnable("張三", 2000);
        Runnable t2 = new AtomicRunnable("李四", 3600);
        Runnable t3 = new AtomicRunnable("王五", 2700);
        Runnable t4 = new AtomicRunnable("老張", 600);
        Runnable t5 = new AtomicRunnable("老牛", 1300);
        Runnable t6 = new AtomicRunnable("胖子", 800);
        // 執行各個線程
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        pool.execute(t6);
        // 關閉線程池
        pool.shutdown();
    }

     
}

運行結果：

張三執行了2000，當前余額：12000
王五執行了2700，當前余額：14700
老張執行了600，當前余額：15300
老牛執行了1300，當前余額：16600
胖子執行了800，當前余額：17400
李四執行了3600，當前余額：21000

張三執行了2000，當前余額：12000
李四執行了3600，當前余額：15600
老張執行了600，當前余額：18900
老牛執行了1300，當前余額：20200
胖子執行了800，當前余額：21000
王五執行了2700，當前余額：18300

張三執行了2000，當前余額：12000
王五執行了2700，當前余額：14700
李四執行了3600，當前余額：18300
老牛執行了1300，當前余額：20200
胖子執行了800，當前余額：21000
老張執行了600，當前余額：18900

從運行結果可以看出，雖然使用了原子量，但是程序並發訪問還是有問題，那究竟問題出在哪里了？

這里要注意的一點是，原子量雖然可以保證單個變量在某一個操作過程的安全，但無法保證你整個代碼塊，或者整個程序的安全性。因此，通常還應該使用鎖等同步機制來控制整個程序的安全性。

下面是對這個錯誤修正：

package cn.thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.locks.Lock;

public class AtomicRunnable2 implements Runnable {
    private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000); // 原子量，每個線程都可以自由操作
    private String name; // 操作人
    private int x; // 操作數額
    private Lock lock;

    AtomicRunnable2(String name, int x, Lock lock) {
        this.name = name;
        this.x = x;
        this.lock=lock;
    }

    public void run() {
        lock.lock();
        System.out.println(name + "執行了" + x + "，當前余額：" + aLong.addAndGet(x));
        lock.unlock();
    }

}

package cn.thread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 多線程-原子量
 * 
 * @author 林計欽
 * @version 1.0 2013-7-26 下午04:13:45
 */
public class ThreadAtomicTest2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Lock lock = new ReentrantLock(false);
        Runnable t1 = new AtomicRunnable2("張三", 2000, lock);
        Runnable t2 = new AtomicRunnable2("李四", 3600, lock);
        Runnable t3 = new AtomicRunnable2("王五", 2700, lock);
        Runnable t4 = new AtomicRunnable2("老張", 600, lock);
        Runnable t5 = new AtomicRunnable2("老牛", 1300, lock);
        Runnable t6 = new AtomicRunnable2("胖子", 800, lock);
        // 執行各個線程
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        pool.execute(t6);
        // 關閉線程池
        pool.shutdown();
    }

}

運行結果：

李四執行了3600，當前余額：13600
王五執行了2700，當前余額：16300
老張執行了600，當前余額：16900
老牛執行了1300，當前余額：18200
胖子執行了800，當前余額：19000
張三執行了2000，當前余額：21000

這里使用了一個對象鎖，來控制對並發代碼的訪問。不管運行多少次，執行次序如何，最終余額均為21000，這個結果是正確的。

有關原子量的用法很簡單，關鍵是對原子量的認識，原子僅僅是保證變量操作的原子性，但整個程序還需要考慮線程安全的。