使用原子操作确保 Java 函数线程安全性

为确保并发环境中的线程安全，java 为安全更新共享变量提供原子操作。原子操作有两种类型:原子读写操作(如原子读写操作(如原子读写操作) atomicinteger）和原子更新操作(如 compareandset），允许开发者根据条件更新共享变量。虽然提供了线程安全性，但原子操作的性能成本高于普通操作，因此只有在需要确保线程安全时才应使用。

在并发环境中，同时访问多个线程的共享变量可能会导致竞争条件和数据损坏。原子操作是一种允许线程安全更新共享变量的机制，而不必担心其他线程可能会同时修改。

Java 主要有两种类型的原子操作：

• 原子读写操作：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference
• 原子更新操作：getAndIncrement、getAndAdd、compareAndSet

考虑以下代码段，它使用 AtomicInteger 为确保线程安全增加共享计数器：

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import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class ThreadSafeCounter {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    public int incrementAndGet() {
        return count.incrementAndGet();
    }
}

在本例中，incrementAndGet() 方法使用 AtomicInteger 的 incrementAndGet() 增加计数器并获得更新值的方法。因为 incrementAndGet() 这是原子操作，因此其它线程不会同时更改计数器，以确保线程的安全。

原子更新操作允许我们以线程安全的方式更新和共享变量。以 compareAndSet 例如，该方法允许我们检查共享变量是否等于预期值，并在条件建立时更新：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class ConditionedUpdater {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    public boolean updateIfEqualTo(int expected, int newValue) {
        return count.compareAndSet(expected, newValue);
    }
}

在上述示例中，updateIfEqualTo() 方法检查 count 是否等于 expected。假如条件是真的，那就去吧 count 更新为 newValue，并返回 true。否则，方法返回 false，意味着共享变量没有更新。

虽然原子操作提供了线程安全性，但它们的性能成本高于普通操作。因此，只有在需要确保线程安全时才能使用原子操作是非常重要的。

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