AQS源碼解析(一)-AtomicBoolean源碼解析

• 基本類：
  • AtomicInteger
  • AtomicLong
  • AtomicBoolean
• 數組類型：
  • AtomicIntegerArray
  • AtomicLongArray
  • AtomicReferenceArray

介紹

由於在多線程條件下，如果對共享變量修改容易造成數據不一致的情況，所以對於共享變量需要保證線程安全有有如下幾種方式：

1. 使用lock或者synchronized進行同步共享變量
2. 使用CAS方法來保證修改變量為原子性操作

該類為后者，基於CAS方式修改具有原子性。

實現原理

1. 將boolean中的true轉換成int類型表示：1表示true 0表示false
2. 在類進行初始化的時候獲取該值的內存地址
3. 調用Unsafe.compareAndSwant方法底層通過CAS原理(CPU中cmpxchg指令)對值進行變化

特點

1. 基於CAS實現線程安全
2. 實現了Cloneable接口，能被克隆
3. 實現了Serializable接口，支持序列化傳輸

源碼解析

成員變量

    private static final long serialVersionUID = 4654671469794556979L;
    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    //使用unsafe類進行cas
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    //獲取該值得偏移量(內存中的地址)
    private static final long valueOffset;
    /**
     * 內部使用int來做boolean的設置
     * 默認為0
     */
    private  volatile int value;

1. serialVersionUID:序列化ID
2. unsafe：該類是Atomic中核心類，用於執行低級別，對內存進行操作，內部都是native方法
3. valueOffset：字段value的內存偏移地址
4. value:真實value,1表示true 0表示false，使用volatile保證內存可見性

類初始化過程

    static {
        try {
           //返回對象成員屬性在內存地址相對於此對象的內存地址的偏移量
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicBoolean.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

主要是通過unsafe方法獲取value值得內存偏移地址

成員方法

get()

獲取該boolean變量

    /**
     * 返回當前值
     */
    public final boolean get() {
        return value != 0;
    }

boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update)

比較前值后賦值，可能存在賦值失敗的情況

     /*
      * 只有當期待的值為expect的時候才會更新相關值
      *  1. 期待的值等於現在值，則成功賦值，返回true
      *  2. 期待的值不等於現在的值，則賦值失敗，則返回false
      */
    public final boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update) {
        int e = expect ? 1 : 0;
        int u = update ? 1 : 0;
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, e, u);
    }

1. 將boolean轉換成int類型
2. 調用compareAndSwapInt進行CAS賦值
3. 返回true則表示成功，false表示失敗

boolean getAndSet(boolean newValue)

比較前值后進行賦值，用的相對較多

    public final boolean getAndSet(boolean newValue) {
        boolean prev;
        do {
            prev = get();
        } while (!compareAndSet(prev, newValue));
        return prev;
    }

1. 先獲取之前值
2. 在調用循環compareAndSet進行CAS賦值

void set(boolean newValue)

無條件設置值，用的相對較少

    public final void set(boolean newValue) {
        value = newValue ? 1 : 0;
    }

void lazySet(boolean newValue)

也是賦值操作，該操作會讓Java插入StoreStore內存屏障，避免發生寫操作重排序

public final void lazySet(boolean newValue) {
    int v = newValue ? 1 : 0;
    unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, v);
}

總結

1. 該類是原子性boolean類，是線程安全的
2. 該原子類的核心操作都是基於Unsafe類
3. CAS普遍會產ABA問題