Java中Atomic操作有哪些

Java中的Atomic原子操作分类及核心实现

Java中的原子操作主要通过java.util.concurrent.atomic包下的类实现，这些类利用**CAS（Compare-And-Swap，比较并交换）**乐观锁机制保证操作的原子性，无需使用synchronized等传统锁，从而提升并发性能。以下是主要的Atomic操作分类及核心类：

一、基本类型原子类

用于原子地更新int、long、boolean等基本类型变量，核心类包括：

• AtomicInteger：原子更新整型变量，提供getAndIncrement()（原子自增并返回旧值）、getAndDecrement()（原子自减并返回旧值）、getAndAdd(int delta)（原子加指定值并返回旧值）、compareAndSet(int expect, int update)（若当前值等于expect则更新为update）等方法。
• AtomicLong：与AtomicInteger类似，但操作long类型变量。
• AtomicBoolean：原子更新布尔型变量，提供getAndSet(boolean newValue)（原子设置新值并返回旧值）、compareAndSet(boolean expect, boolean update)（若当前值等于expect则更新为update）等方法。

二、数组类型原子类

用于原子地更新数组中的某个元素，核心类包括：

• AtomicIntegerArray：原子更新整型数组元素，提供getAndSet(int i, int newValue)（原子设置索引i的元素为newValue并返回旧值）、compareAndSet(int i, int expect, int update)（若索引i的元素等于expect则更新为update）等方法。
• AtomicLongArray：原子更新长整型数组元素。
• AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组元素。

三、引用类型原子类

用于原子地更新对象引用，核心类包括：

• AtomicReference：原子更新引用类型变量，提供getAndSet(V newValue)（原子设置新引用并返回旧引用）、compareAndSet(V expect, V update)（若当前引用等于expect则更新为update）等方法。
• AtomicStampedReference：带版本号的引用原子类，通过版本号解决CAS的ABA问题（即变量被修改为B后又改回A，传统CAS无法感知）。提供compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)（若当前引用和版本号分别等于预期值，则更新为新的引用和版本号）方法。
• AtomicMarkableReference：带标记位的引用原子类，用于标记引用是否被修改（如“已取消”），提供compareAndSet(V expectedReference, V newReference, boolean expectedMark, boolean newMark)（若当前引用和标记位分别等于预期值，则更新为新的引用和标记位）方法。

四、字段更新器原子类

用于原子地更新对象的特定字段（需满足volatile修饰、非final等条件），核心类包括：

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新int类型字段，通过反射获取字段并执行原子操作，提供getAndIncrement(T obj)（原子递增对象obj的int字段并返回旧值）、compareAndSet(T obj, int expect, int update)（若对象obj的int字段等于expect则更新为update）等方法。
• AtomicLongFieldUpdater：原子更新long类型字段。
• AtomicReferenceFieldUpdater<T,V>：原子更新引用类型字段。

五、累加器原子类（JDK 1.8新增）

用于高性能的累加操作（如统计总和），核心类包括：

• LongAdder：原子累加long类型值，通过分段锁机制减少竞争，在高并发场景下性能优于AtomicLong。
• DoubleAdder：原子累加double类型值。
• LongAccumulator：支持自定义累加函数的long类型累加器（如求最大值、最小值）。
• DoubleAccumulator：支持自定义累加函数的double类型累加器。

这些Atomic类覆盖了多线程环境下对基本类型、数组、引用类型及对象字段的原子操作需求，是并发编程中实现线程安全的重要工具。