AtomicBoolean操作詳解及原理分析

介紹

AtomicBoolean 是使用CAS實現的對布林值進行原子更新的類。

什麼是CompareAndSwap（CAS）

？即比較並替換，實現併發演算法時常用到的一種技術。CAS操作包含三個運算元——記憶體位置、預期原值及新值。執行CAS操作的時候，將記憶體位置的值與預期原值比較，如果相匹配，那麼處理器會自動將該位置值更新為新值，否則，處理器不做任何操作。CAS是一條CPU的原子指令（cmpxchg指令），不會造成所謂的資料不一致問題，

AtomicBoolean 呼叫

Unsafe 類提供的CAS方法（如compareAndSwapXXX）實現了原子操作。要了解 Unsafe 的基本運用，請檢視《Unsafe的基本操作》

static { try { valueOffset = unsafe。objectFieldOffset （AtomicBoolean。class。getDeclaredField（“value”））； } catch （Exception ex） { throw new Error（ex）； }}private volatile int value；

檢視原始碼可知：AtomicBoolean 類在例項化時會首先獲取 value 的偏移量（valueOffset），後續方法中 Unsafe 類都會根據 valueOffset 進行資料操作。

並且 value 需要宣告為

volatile

，以保證併發時執行緒間的可見性。

基本操作

以下以JDK 8中的原始碼進行示例。

1、建立 AtomicBoolean 例項

AtomicBoolean 提供了兩個構造方法可供使用，如下：

public AtomicBoolean（boolean initialValue） { value = initialValue ？ 1 ： 0；}public AtomicBoolean（） {}

因此例項化 AtomicBoolean 時按需呼叫對應的建構函式即可。

2、獲取值

可以使用 get（）方法：

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean（）；boolean value = atomicBoolean。get（）；System。out。println（value）； // 輸出：false

3、使用 compareAndSet 進行原子更新

compareAndSet

原始碼如下：

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）；}

可知，該方法只會呼叫一次 CAS 方法進行原子更新，若失敗，則返回false，否則，返回 true；

但是不會進行失敗重試

。

原子更新還有一個

weakCompareAndSet

方法：

public boolean weakCompareAndSet（boolean expect， boolean update） { int e = expect ？ 1 ： 0； int u = update ？ 1 ： 0； return unsafe。compareAndSwapInt（this， valueOffset， e， u）；}

由於其實現與

compareAndSet 一致，

因此，該方法呼叫結果也與

compareAndSet 一致。

4、設定值

可以使用 set（）方法對值進行重新設定，能保證執行緒可見性，非常簡單。

atomicBoolean。set（true）；

也可以使用 lazySet（）進行值設定：

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

底層實現為 unsafe。putOrderedInt ，不保證執行緒可見性。

5、核心操作 getAndSet

以原子方式設定為給定值並返回前一個值，底層實現如下：