Java并发包：AtomicBoolean和AtomicReference

AtomicBoolean

AtomicBoolean是一个读和写都是原子性的boolean类型的变量。这里包含高级的原子操作，例如compareAndSet()。AtomicBoolean位于Java.util.concurrent.atomic包中，因此全类名是java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean。这篇文章讲述的AtomicBoolean的版本可以在java 8中找到，第一个版本在java 5中增加。

AtomicBoolean设计背后的原理在我的另一篇文章Compare and Swap有解释。

创建AtomicBoolean

你可以像下面一样创建一个AtomicBoolean:

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean();

这个例子创建了一个AtomicBoolean默认值为false。

如果你需要显示的设置AtomicBoolean的初始值，你可以给AtomicBoolean传递一个初始值。

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);

获取AtomicBoolean的值

你可以使用get()方法获取AtomicBoolean的值，下面是一个例子：

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);
boolean value = atomicBoolean.get();

执行上面的代码后value变量的值将为ture。

设置AtomicBoolean的值

你可以使用set()方法设置AtomicBoolean的值，下面是一个例子：

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);
atomicBoolean.set(false);

执行上面的代码后atomicBoolean 变量的值将为false。

交换AtomicBoolean的值。

你可以使用getAndSet()交换AtomicBoolean的值。getAndSet()方法返回AtomicBoolean当前的值，并给它设置一个新的值。下面是一个例子：

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);
boolean oldValue = atomicBoolean.getAndSet(false);

执行上面的代码后oldValue的值为true,AtomicBoolean实例的值为false.代码有效的交换了当前值为true的AtomicBoolean值使之为false。

比较和设置AtomicBoolean的值

compareAndSet()可以使AtomicBoolean的当前值和你期望的值作对比。如果当前值就是你期望的值，一个新的值会在AtomicBoolean上设置。compareAndSet()方法是原子的，因此，同一时刻仅允许一个线程执行它。于是，compareAndSet()方法可以用于实现简单的同步器例如锁。

下面是使用compareAndSet()的例子：

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);
boolean expectedValue = true;
boolean newValue      = false;
boolean wasNewValueSet = atomicBoolean.compareAndSet(
    expectedValue, newValue);

这个例子中把AtomicBoolean的当前值和true做对比，如果两个值相等，将会给AtomicBoolean设置一个新值false。

AtomicReference

AtomicReference类提供了一种读和写都是原子性的对象引用变量。原子意味着多个线程试图改变同一个AtomicReference(例如比较和交换操作)将不会使得AtomicReference处于不一致的状态。AtomicReferenc的compareAndSet()方法可以使得它与期望的一个值进行比较，如果他们是相等的，AtomicReference里的对象会被设置成一个新的引用。

创建AtomicReference

你可以下面这样创建一个AtomicReference的实例。

AtomicReference atomicReference = new AtomicReference();

如果你需要使用一个初始引用来创建AtomicReference,你可以像下面这样做。

String initialReference = "the initially referenced string";
AtomicReference atomicReference = new AtomicReference(initialReference);

创建泛型AtomicReference

你可以使用java泛型创建一个类型化的AtomicReference。下面是一个例子：

AtomicReference<String> atomicStringReference =
    new AtomicReference<String>();

你也可以给类型化的AtomicReference指定初始值，下面是给类型化的AtomicReference指定初始值的例子：

String initialReference = "the initially referenced string";
AtomicReference<String> atomicStringReference =
    new AtomicReference<String>(initialReference);

获得AtomicReference引用

你可以使用AtomicReference的get()方法获的存储在AtomicReference中的引用。如果你在非泛型化的AtomicReference上使用get()方法将会返回一个Object引用。如果在泛型化的AtomicReference上使用get()方法将会返回你在AtomicReference上声明的类型的引用。

下面是一个非泛型化的AtomicReference的get()的例子：

AtomicReference atomicReference = new AtomicReference("first value referenced");
String reference = (String) atomicReference.get();

注意，当AtomicReference是一个非泛型化的时，必须将get()方法返回的引用强制转换为String，因为get()放好的是一个Object引用。

下面是一个泛型化的AtomicReference的例子：

AtomicReference<String> atomicReference =
     new AtomicReference<String>("first value referenced");
String reference = atomicReference.get();

注意，这里不需要将get()返回的引用进行强制转换，因为编译器知道它返回一个String引用。

设置AtomicReference引用

你可以使用set()方法设置储存在AtomicReferenc实例中的引用。对于非泛型化的AtomicReference的实例，set()方法会将一个Object引用作为参数。对于泛型化的AtomicReference,set()方法将使用你在AtmoicReference上声明的类型的引用作为参数。

下面是一个AtomicReference的set()的例子：

AtomicReference atomicReference =
     new AtomicReference();
atomicReference.set("New object referenced");

对于泛型和非泛型的引用在使用set()上看起并没有什么不同。唯一的不同是编译器会对泛型的AtomicReference有类型约束。

比较和设置AtomicReference引用

AtomicReference有一个非常有用的方法是compareAndSet()。compareAndSet()方法可以将存储在AtomicReference中的引用同你的预期值做一个比较，如果他们是相同的(not equal as in equals() but same as in ==)，那么在AtomicReference实例上会设置一个新的引用。

如果compareAndSet()方法给AtomicReference设置了新的引用，它会返回true。否则会返回false。

下面是AtomicReference compareAndSet()方法的例子：

String initialReference = "initial value referenced";
AtomicReference<String> atomicStringReference =
    new AtomicReference<String>(initialReference);
String newReference = "new value referenced";
boolean exchanged = atomicStringReference.compareAndSet(initialReference, newReference);
System.out.println("exchanged: " + exchanged);
exchanged = atomicStringReference.compareAndSet(initialReference, newReference);
System.out.println("exchanged: " + exchanged);

上面的例子中使用了一个初始的引用创建了一个泛型化的AtomicReference。然后调用两次compareAndSet()方法来比较储存的引用和初始的引用。如果储存的引用与初始引用是相等的将会设置一个新的引用。第一次的时候两个引用是相等的，因此AtomicReference被设置了一个新的引用。第二次储存的引用是之前调用compareAndSet()放新设置的引用，因此储存的引用一定是与初始的引用是不相等的。于是，AtomicReference不会被设置成一个新的引用，compareAndSet()方法返回false。