Java进程&线程（一）

Java进程&线程

程序：程序员写的代码，就是代码，不运行好像不会发生什么；

进程：一个进程可以理解为“运行的”一个程序，当我们启动一个java程序后，对应的jvm就会创建一个进程；

线程：jvm有一个进程，然而程序的实际执行是通过线程来完成的，进程之间是相互独立的，而线程之间是共享进程的资源的，就是说，进程是由n个线程组成的，而main函数就是进程创建后启动的主线程，另外，有一个用于垃圾回收的线程也是会事先启动的，所以说，一个java程序运行后，至少包含了2个线程（可能还会有其它的）；

 

实现多线程的几种方式：最常用的，继承Thread或者实现Runnable接口，还有我们可能不怎么熟悉的使用ExecutorService，Callable，Future实现有返回结果的多线程，它们都是属于Executor框架中的功能类，可返回值的任务必须实现Callable接口，类似的，无返回值的任务必须实现Runnable接口。执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了，再结合线程池接口ExecutorService就可以实现传说中有返回结果的多线程了；

线程池概念的好处：pool，顾名思义，就是一个容器，装了很多线程，一般来说，降低资源消耗：通过重用已经创建的线程来降低线程创建和销毁的消耗，提高响应速度：任务到达时不需要等待线程创建就可以立即执行，提高线程的可管理性：线程池可以统一管理、分配、调优和监控，这3点是我们看重的；

Executor框架：Executor框架是指java 5中引入的一系列并发库中与executor相关的一些功能类，其中包括线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable等，并发编程的一种编程方式是把任务拆分为一些列的小任务，即Runnable，然后再提交给一个Executor执行，Executor.execute(Runnalbe)。Executor在执行时使用内部的线程池完成操作。CompletionService：调用CompletionService的take方法时，会返回按完成顺序放回任务的结果，CompletionService内部维护了一个阻塞队列BlockingQueue，如果没有任务完成，take()方法也会阻塞；

一个例子：

public class ConcurrentCalculator {
 
	private ExecutorService exec;
	private int cpuCoreNumber;
	private List<Future<Long>> tasks = new ArrayList<Future<Long>>();
 
	// 内部类
	class SumCalculator implements Callable<Long> {
		private int[] numbers;
		private int start;
		private int end;
 
		public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {
			this.numbers = numbers;
			this.start = start;
			this.end = end;
		}
 
		public Long call() throws Exception {
			Long sum = 0l;
			for (int i = start; i < end; i++) {
				sum += numbers[i];
			}
			return sum;
		}
	}
 
	public ConcurrentCalculator() {
		cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
		exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);
	}
 
	public Long sum(final int[] numbers) {
		// 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor
		for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {
			int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;
			int start = increment * i;
			int end = increment * i + increment;
			if (end > numbers.length)
				end = numbers.length;
			SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);
			FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(subCalc);
			tasks.add(task);
			if (!exec.isShutdown()) {
				exec.submit(task);
			}
		}
		return getResult();
	}
 
	/**
	 * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回
	 *
	 * @return
	 */
	public Long getResult() {
		Long result = 0l;
		for (Future<Long> task : tasks) {
			try {
				// 如果计算未完成则阻塞
				Long subSum = task.get();
				result += subSum;
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return result;
	}
 
	public void close() {
		exec.shutdown();
	}
}

使用CompletionService改进：

public class ConcurrentCalculator2 {
 
	private ExecutorService exec;
	private CompletionService<Long> completionService;
 
	private int cpuCoreNumber;
 
	// 内部类
	class SumCalculator implements Callable<Long> {
		private int[] numbers;
		private int start;
		private int end;
 
		public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {
			this.numbers = numbers;
			this.start = start;
			this.end = end;
		}
 
		public Long call() throws Exception {
			Long sum = 0l;
			for (int i = start; i < end; i++) {
				sum += numbers[i];
			}
			return sum;
		}
	}
 
	public ConcurrentCalculator2() {
		cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
		exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);
		completionService = new ExecutorCompletionService<Long>(exec);
 
	}
 
	public Long sum(final int[] numbers) {
		// 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor
		for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {
			int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;
			int start = increment * i;
			int end = increment * i + increment;
			if (end > numbers.length)
				end = numbers.length;
			SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);
			if (!exec.isShutdown()) {
				completionService.submit(subCalc);
 
			}
 
		}
		return getResult();
	}
 
	/**
	 * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回
	 *
	 * @return
	 */
	public Long getResult() {
		Long result = 0l;
		for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {
			try {
				Long subSum = completionService.take().get();
				result += subSum;
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return result;
	}
 
	public void close() {
		exec.shutdown();
	}
}

ThreadPoolExecutor：它是一个ExecutorService，它使用可能的几个池线程之一执行每个提交的任务，通常使用Executors工厂方法配置；当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程，当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行，当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务，当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理，当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程，当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭；

Executors提供的线程池配置方案，从而生成不同的ExecutorService；

注意非阻塞队列和阻塞队列，无界和有界队列：用ThreadPoolExecutor自定义线程池，看线程是的用途，如果任务量不大，可以用无界队列，如果任务量非常大，要用有界队列，防止OOM，如果任务量很大，还要求每个任务都处理成功，要对提交的任务进行阻塞提交，重写拒绝机制，改为阻塞提交，保证不抛弃一个任务，最大线程数一般设为2N+1最好，N是CPU核数，核心线程数，看应用，如果是任务，一天跑一次，设置为0，合适，因为跑完就停掉了，如果是常用线程池，看任务量，是保留一个核心还是几个核心线程数，如果要获取任务执行结果，用CompletionService，但是注意，获取任务的结果的要重新开一个线程获取，如果在主线程获取，就要等任务都提交后才获取，就会阻塞大量任务结果，队列过大OOM，所以最好异步开个线程获取结果；

线程安全：线程安全无非是要控制多个线程对某个资源的访问或修改，感觉这个说的非常明了，对于java的内存模型来说，要解决可见性和有序性；

那么，何谓可见性？多个线程之间是不能互相传递数据通信的，它们之间的沟通只能通过共享变量来进行。Java内存模型（JMM）规定了jvm有主内存，主内存是多个线程共享的。当new一个对象的时候，也是被分配在主内存中，每个线程都有自己的工作内存，工作内存存储了主存的某些对象的副本，当然线程的工作内存大小是有限制的。当线程操作某个对象时，执行顺序如下：

(1) 从主存复制变量到当前工作内存 (read and load)；

(2) 执行代码，改变共享变量值 (use and assign)；

(3) 用工作内存数据刷新主存相关内容 (store and write)；

JVM规范定义了线程对主存的操作指令：read，load，use，assign，store，write。当一个共享变量在多个线程的工作内存中都有副本时，如果一个线程修改了这个共享变量，那么其他线程应该能够看到这个被修改后的值，这就是多线程的可见性问题。

那么，什么是有序性呢？线程在引用变量时不能直接从主内存中引用，如果线程工作内存中没有该变量,则会从主内存中拷贝一个副本到工作内存中，这个过程为read-load，完成后线程会引用该副本。当同一线程再度引用该字段时,有可能重新从主存中获取变量副本(read-load-use)，也有可能直接引用原来的副本(use)，也就是说read，load，use顺序可以由JVM实现系统决定。

线程不能直接为主存中中字段赋值，它会将值指定给工作内存中的变量副本(assign)，完成后这个变量副本会同步到主存储区(store- write)，至于何时同步过去，根据JVM实现系统决定，有的字段，则会从主内存中将该字段赋值到工作内存中，这个过程为read-load，完成后线程会引用该变量副本，当同一线程多次重复对字段赋值时，比如：

for(int i=0;i<10;i++)

a++;

线程有可能只对工作内存中的副本进行赋值，只到最后一次赋值后才同步到主存储区，所以assign,store,weite顺序可以由JVM实现系统决定。假设有一个共享变量x，线程a执行x=x+1。从上面的描述中可以知道x=x+1并不是一个原子操作，它的执行过程如下：

1：从主存中读取变量x副本到工作内存；

2：给x加1；

3：将x加1后的值写回主存；

如果另外一个线程b执行x=x-1，执行过程如下：

1：从主存中读取变量x副本到工作内存；

2：给x减1；

3：将x减1后的值写回主存 ；

那么显然，最终的x的值是不可靠的。假设x现在为10，线程a加1，线程b减1，从表面上看，似乎最终x还是为10，但是多线程情况下会有这种情况发生：

1：线程a从主存读取x副本到工作内存，工作内存中x值为10；

2：线程b从主存读取x副本到工作内存，工作内存中x值为10；

3：线程a将工作内存中x加1，工作内存中x值为11；

4：线程a将x提交主存中，主存中x为11；

5：线程b将工作内存中x值减1，工作内存中x值为9；

6：线程b将x提交到中主存中，主存中x为9；

同样，x有可能为11，如果x是一个银行账户，线程a存款，线程b扣款，显然这样是有严重问题的，要解决这个问题，必须保证线程a和线程b是有序执行的，并且每个线程执行的加1或减1是一个原子操作。看看下面代码：

public class Account {  
 
    private int balance;  
 
    public Account(int balance) {
        this.balance = balance;
    }  
 
    public int getBalance() {
        return balance;
    }  
 
    public void add(int num) {
        balance = balance + num;
    }  
 
    public void withdraw(int num) {
        balance = balance - num;
    }  
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Account account = new Account(1000);
        Thread a = new Thread(new AddThread(account, 20), "add");
        Thread b = new Thread(new WithdrawThread(account, 20), "withdraw");
        a.start();
        b.start();
        a.join();
        b.join();
        System.out.println(account.getBalance());
    }  
 
    static class AddThread implements Runnable {
        Account account;
        int     amount;  
 
        public AddThread(Account account, int amount) {
            this.account = account;
            this.amount = amount;
        }  
 
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 200000; i++) {
                account.add(amount);
            }
        }
    }  
 
    static class WithdrawThread implements Runnable {
        Account account;
        int     amount;  
 
        public WithdrawThread(Account account, int amount) {
            this.account = account;
            this.amount = amount;
        }  
 
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                account.withdraw(amount);
            }
        }
    }
}  

第一次执行结果为10200，第二次执行结果为1060，每次执行的结果都是不确定的，因为线程的执行顺序是不可预见的。这是java同步产生的根源，synchronized关键字保证了多个线程对于同步块是互斥的，synchronized作为一种同步手段，解决java多线程的执行有序性和内存可见性，而volatile关键字之解决多线程的内存可见性问题。后面将会详细介绍。

synchronized关键字：

上面说了，java用synchronized关键字做为多线程并发环境的执行有序性的保证手段之一。当一段代码会修改共享变量，这一段代码成为互斥区或 临界区，为了保证共享变量的正确性，synchronized标示了临界区。典型的用法如下：

synchronized(锁){

临界区代码

}

为了保证银行账户的安全，可以操作账户的方法如下：

public synchronized void add(int num) {
     balance = balance + num;
}
public synchronized void withdraw(int num) {
     balance = balance - num;
} 

刚才不是说了synchronized的用法是这样的吗：

synchronized(锁){

临界区代码

}

那么对于public synchronized void add(int num)这种情况，意味着什么呢？其实这种情况，锁就是这个方法所在的对象。同理，如果方法是public static synchronized void add(int num)，那么锁就是这个方法所在的class。

理论上，每个对象都可以做为锁，但一个对象做为锁时，应该被多个线程共享，这样才显得有意义，在并发环境下，一个没有共享的对象作为锁是没有意义的。假如有这样的代码：

public class ThreadTest{
  public void test(){
     Object lock=new Object();
     synchronized (lock){
        //do something
     }
  }
}

lock变量作为一个锁存在根本没有意义，因为它根本不是共享对象，每个线程进来都会执行Object lock=new Object();每个线程都有自己的lock，根本不存在锁竞争。

每个锁对象都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列，就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程，当一个被线程被唤醒 (notify)后，才会进入到就绪队列，等待cpu的调度。当一开始线程a第一次执行account.add方法时，jvm会检查锁对象account的就绪队列是否已经有线程在等待，如果有则表明account的锁已经被占用了，由于是第一次运行，account的就绪队列为空，所以线程a获得了锁，
执行account.add方法。如果恰好在这个时候，线程b要执行account.withdraw方法，因为线程a已经获得了锁还没有释放，所以线程b要进入account的就绪队列，等到得到锁后才可以执行。

一个线程执行临界区代码过程如下：

1：获得同步锁；

2：清空工作内存；

3：从主存拷贝变量副本到工作内存；

4：对这些变量计算；

5：将变量从工作内存写回到主存；

6：释放锁；

可见，synchronized既保证了多线程的并发有序性，又保证了多线程的内存可见性（也有缺陷哦，性能，死锁都是问题）。

生产者/消费者模式（用锁）：

生产者/消费者模式其实是一种很经典的线程同步模型，很多时候，并不是光保证多个线程对某共享资源操作的互斥性就够了，往往多个线程之间都是有协作的。

假设有这样一种情况，有一个桌子，桌子上面有一个盘子，盘子里只能放一颗鸡蛋，A专门往盘子里放鸡蛋，如果盘子里有鸡蛋，则一直等到盘子里没鸡蛋，B专门从盘子里拿鸡蛋，如果盘子里没鸡蛋，则等待直到盘子里有鸡蛋。其实盘子就是一个互斥区，每次往盘子放鸡蛋应该都是互斥的，A的等待其实就是主动放弃锁，B等待时还要提醒A放鸡蛋。

如何让线程主动释放锁？

很简单，调用锁的wait()方法就好。wait方法是从Object来的，所以任意对象都有这个方法。看这个代码片段：

Object lock=new Object();//声明了一个对象作为锁
   synchronized (lock) {
       balance = balance - num;
       //这里放弃了同步锁，好不容易得到，又放弃了
       lock.wait();
}

如果一个线程获得了锁lock，进入了同步块，执行lock.wait()，那么这个线程会进入到lock的阻塞队列。如果调用lock.notify()则会通知阻塞队列的某个线程进入就绪队列。

声明一个盘子，只能放一个鸡蛋：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;  
 
public class Plate {  
 
    List<Object> eggs = new ArrayList<Object>();  
 
    public synchronized Object getEgg() {
        while(eggs.size() == 0) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }  
 
        Object egg = eggs.get(0);
        eggs.clear();// 清空盘子
        notify();// 唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
        System.out.println("拿到鸡蛋");
        return egg;
    }  
 
    public synchronized void putEgg(Object egg) {
        while(eggs.size() > 0) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        eggs.add(egg);// 往盘子里放鸡蛋
        notify();// 唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
        System.out.println("放入鸡蛋");
    }  
 
    static class AddThread extends Thread{
        private Plate plate;
        private Object egg=new Object();
        public AddThread(Plate plate){
            this.plate=plate;
        }  
 
        public void run(){
            for(int i=0;i<5;i++){
                plate.putEgg(egg);
            }
        }
    }  
 
    static class GetThread extends Thread{
        private Plate plate;
        public GetThread(Plate plate){
            this.plate=plate;
        }  
 
        public void run(){
            for(int i=0;i<5;i++){
                plate.getEgg();
            }
        }
    }  
 
    public static void main(String args[]){
        try {
            Plate plate=new Plate();
            Thread add=new Thread(new AddThread(plate));
            Thread get=new Thread(new GetThread(plate));
            add.start();
            get.start();
            add.join();
            get.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("测试结束");
    }
}  

执行结果：

放入鸡蛋

拿到鸡蛋

放入鸡蛋

拿到鸡蛋

放入鸡蛋

拿到鸡蛋

放入鸡蛋

拿到鸡蛋

放入鸡蛋

拿到鸡蛋

测试结束

声明一个Plate对象为plate，被线程A和线程B共享，A专门放鸡蛋，B专门拿鸡蛋。假设

1：开始，A调用plate.putEgg方法，此时eggs.size()为0，因此顺利将鸡蛋放到盘子，还执行了notify()方法，唤醒锁的阻塞队列的线程，此时阻塞队列还没有线程；

2：又有一个A线程对象调用plate.putEgg方法，此时eggs.size()不为0，调用wait()方法，自己进入了锁对象的阻塞队列；

3：此时，来了一个B线程对象，调用plate.getEgg方法，eggs.size()不为0，顺利的拿到了一个鸡蛋，还执行了notify()方法，唤
醒锁的阻塞队列的线程，此时阻塞队列有一个A线程对象，唤醒后，它进入到就绪队列，就绪队列也就它一个，因此马上得到锁，开始往盘子里放鸡蛋，此时盘子是 空的，因此放鸡蛋成功；

4：假设接着来了线程A，就重复2；假设来料线程B，就重复3；

整个过程都保证了放鸡蛋，拿鸡蛋，放鸡蛋，拿鸡蛋。

volatile关键字：

volatile是java提供的一种同步手段，只不过它是轻量级的同步，为什么这么说，因为volatile只能保证多线程的内存可见性，不能保证多线程的执行有序性。而最彻底的同步要保证有序性和可见性，例如synchronized。任何被volatile修饰的变量，都不拷贝副本到工作内存，任何修改都及时写在主存。因此对于Valatile修饰的变量的修改，所有线程马上就能看到，但是volatile不能保证对变量的修改是有序的。什么意思呢？假如有这样的代码：

public class VolatileTest{
  public volatile int a;
  public void add(int count){
       a=a+count;
  }
}

当一个VolatileTest对象被多个线程共享，a的值不一定是正确的，因为a=a+count包含了好几步操作，而此时多个线程的执行是无序的，因为没有任何机制来保证多个线程的执行有序性和原子性。volatile存在的意义是，任何线程对a的修改，都会马上被其他线程读取到，因为直接操作主存，没有线程对工作内存和主存的同步。所以，volatile的使用场景是有限的，在有限的一些情形下可以使用volatile变量替代锁。要使volatile变量提供理想的线程安全,必须同时满足下面两个条件：

1)对变量的写操作不依赖于当前值；

2)该变量没有包含在具有其他变量的不变式中；

volatile只保证了可见性，所以Volatile适合直接赋值的场景，如：

public class VolatileTest{
  public volatile int a;
  public void setA(int a){
      this.a=a;
  }
}

在没有volatile声明时，多线程环境下，a的最终值不一定是正确的，因为this.a=a;涉及到给a赋值和将a同步回主存的步骤，这个顺序可能被打乱。如果用volatile声明了，读取主存副本到工作内存和同步a到主存的步骤，相当于是一个原子操作。所以简单来说，volatile适合这种场景：一个变量被多个线程共享，线程直接给这个变量赋值。这是一种很简单的同步场景，这时候使用volatile的开销将会非常小。

原子类：AtomicInteger：

源码：

/*
 * @(#)AtomicInteger.java	1.11 06/06/15
 *
 * Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
 * SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 */
 
package java.util.concurrent.atomic;
import sun.misc.Unsafe;
 
/**
 * An {@code int} value that may be updated atomically.  See the
 * {@link java.util.concurrent.atomic} package specification for
 * description of the properties of atomic variables. An
 * {@code AtomicInteger} is used in applications such as atomically
 * incremented counters, and cannot be used as a replacement for an
 * {@link java.lang.Integer}. However, this class does extend
 * {@code Number} to allow uniform access by tools and utilities that
 * deal with numerically-based classes.
 *
 * @since 1.5
 * @author Doug Lea
*/
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
 
    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;
 
    static {
      try {
        valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
      } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
 
    private volatile int value;
 
    /**
     * Creates a new AtomicInteger with the given initial value.
     *
     * @param initialValue the initial value
     */
    public AtomicInteger(int initialValue) {
        value = initialValue;
    }
 
    /**
     * Creates a new AtomicInteger with initial value {@code 0}.
     */
    public AtomicInteger() {
    }
 
    /**
     * Gets the current value.
     *
     * @return the current value
     */
    public final int get() {
        return value;
    }
 
    /**
     * Sets to the given value.
     *
     * @param newValue the new value
     */
    public final void set(int newValue) {
        value = newValue;
    }
 
    /**
     * Eventually sets to the given value.
     *
     * @param newValue the new value
     * @since 1.6
     */
    public final void lazySet(int newValue) {
        unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
    }
 
    /**
     * Atomically sets to the given value and returns the old value.
     *
     * @param newValue the new value
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndSet(int newValue) {
        for (;;) {
            int current = get();
            if (compareAndSet(current, newValue))
                return current;
        }
    }
 
    /**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return true if successful. False return indicates that
     * the actual value was not equal to the expected value.
     */
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
	return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }
 
    /**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     *
     * <p>May <a href="package-summary.html#Spurious">fail spuriously</a>
     * and does not provide ordering guarantees, so is only rarely an
     * appropriate alternative to {@code compareAndSet}.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return true if successful.
     */
    public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
	return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }
 
    /**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndIncrement() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }
 
    /**
     * Atomically decrements by one the current value.
     *
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndDecrement() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current - 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }
 
    /**
     * Atomically adds the given value to the current value.
     *
     * @param delta the value to add
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndAdd(int delta) {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + delta;
            if (compareAndSet(current, next))
                return current;
        }
    }
 
    /**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the updated value
     */
    public final int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }
 
    /**
     * Atomically decrements by one the current value.
     *
     * @return the updated value
     */
    public final int decrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current - 1;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }
 
    /**
     * Atomically adds the given value to the current value.
     *
     * @param delta the value to add
     * @return the updated value
     */
    public final int addAndGet(int delta) {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = current + delta;
            if (compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }
 
    /**
     * Returns the String representation of the current value.
     * @return the String representation of the current value.
     */
    public String toString() {
        return Integer.toString(get());
    }
 
    public int intValue() {
	return get();
    }
 
    public long longValue() {
	return (long)get();
    }
 
    public float floatValue() {
	return (float)get();
    }
 
    public double doubleValue() {
	return (double)get();
    }
 
}

compareAndSet调用Unsafe来实现：

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

compareAndSet方法首先判断当前值是否等于current；

如果当前值 = current
，说明AtomicInteger的值没有被其他线程修改；

如果当前值 != current，说明AtomicInteger的值被其他线程修改了，这时会再次进入循环重新比较；

java提供的原子操作可以原子更新的基本类型有以下三个：

1，AtomicBoolean；

2，AtomicInteger；

3，AtomicLong；

java提供的原子操作，还可以原子更新以下类型的值：

1，原子更新数组，Atomic包提供了以下几个类：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray；

2，原子更新引用类型，也就是更新实体类的值，比如AtomicReference<User>：

AtomicReference：原子更新引用类型的值；

AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段；

AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型；

3，原子更新字段值：

AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整形的字段的更新器；

AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整形的字段的更新器；

AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型的更新器；

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