JDK1.8源码解析之AtomicReference，深入理解引用类型原子更新
2023-10-08 18:47:00
在Java并发的编程世界中，AtomicReference是一个非常重要的类，它可以让我们在多线程环境中安全地更新对象的引用。本文将深入解析JDK1.8中AtomicReference类的实现原理，揭示引用类型原子更新背后的奥秘，并通过示例代码展示AtomicReference的实际应用，帮助读者在并发编程中保障数据的安全与一致性。
AtomicReference简介
AtomicReference是一个原子更新的对象引用类，它继承自java.util.concurrent.atomic包下的AtomicReferenceFieldUpdater类。AtomicReference类可以保证在多线程环境中，对对象的引用进行原子性的更新操作，即要么更新成功，要么更新失败，不会出现中间状态。
AtomicReference的实现原理
AtomicReference类的原子性更新操作是通过CAS（Compare-And-Swap）指令实现的。CAS指令可以原子性的完成以下三个操作：
- 读取变量的当前值。
- 将变量的当前值与预期值进行比较。
- 如果变量的当前值等于预期值，则将变量的当前值更新为新值。
如果变量的当前值不等于预期值，则CAS指令不会执行更新操作，并且会返回false。
AtomicReference的使用方法
AtomicReference的使用方法非常简单，只需要创建一个AtomicReference对象，并指定要更新的对象引用即可。例如：
AtomicReference<Integer> ref = new AtomicReference<>(0);
接下来，就可以使用AtomicReference的原子更新方法来更新对象的引用了。例如：
ref.compareAndSet(0, 1);
compareAndSet方法的作用是将对象的引用从0更新为1，如果对象的引用当前值为0，则更新成功，否则更新失败。
AtomicReference的示例代码
下面是一个AtomicReference的示例代码，演示了如何在多线程环境中使用AtomicReference来安全地更新对象的引用：
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class AtomicReferenceDemo {
private static AtomicReference<Integer> ref = new AtomicReference<>(0);
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
executorService.execute(() -> {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
ref.compareAndSet(ref.get(), ref.get() + 1);
}
});
}
executorService.shutdown();
while (!executorService.isTerminated()) {
// 等待所有线程执行完毕
}
System.out.println("最终结果：" + ref.get());
}
}
在这个示例代码中，我们创建了一个AtomicReference对象ref，并将其初始值设置为0。然后，我们创建了一个包含10个线程的线程池，并让每个线程执行100次ref.compareAndSet()操作。
在多线程环境下，ref.compareAndSet()操作是原子性的，因此可以保证ref.get()方法总是返回ref的最新值。最终，ref.get()方法返回的结果为10000，这表明ref.compareAndSet()操作成功地更新了ref的引用10000次。
总结
AtomicReference是一个非常重要的类，它可以让我们在多线程环境中安全地更新对象的引用。AtomicReference的实现原理是基于CAS指令，CAS指令可以原子性的完成读取变量的当前值、将变量的当前值与预期值进行比较、如果变量的当前值等于预期值，则将变量的当前值更新为新值三个操作。AtomicReference的使用方法非常简单，只需要创建一个AtomicReference对象，并指定要更新的对象引用即可。AtomicReference的原子性更新操作可以保证在多线程环境中，对对象的引用进行安全地更新。
