AtomicInteger 笔记

一、什么是 AtomicInteger？

AtomicInteger 是 Java 并发包（java.util.concurrent.atomic）中的原子类，用于在 多线程环境下安全地进行整数的原子操作（如自增、自减、赋值等），避免了使用 synchronized 锁的性能开销。

二、核心作用

解决多线程对整数变量进行 复合操作（如 i++、i = i + 2）时的线程安全问题。

  • 普通 int 的 i++ 是 “读 - 改 - 写” 三步操作，非原子性，多线程并发时会导致结果错误；
  • AtomicInteger 通过 CAS 机制 保证这些操作的原子性（一步完成，不可打断）。

三、底层实现：CAS 机制

CAS（Compare-And-Swap，比较并交换）是一种无锁同步技术，核心逻辑：

  1. 读取变量当前值（expectedValue）；
  2. 计算目标值（newValue）；
  3. 若当前值仍为 expectedValue（未被其他线程修改），则更新为 newValue；否则重试（自旋），直到成功。

AtomicInteger 内部通过 volatile int value 存储值（保证可见性），配合 CAS 完成原子操作。

四、常用方法

方法名 功能描述 示例（初始值为 5）
get() 获取当前值 get() → 5
set(int newValue) 设置为新值（直接覆盖） set(10) → 后续 get() 为 10
getAndIncrement() 先返回当前值，再自增 1 getAndIncrement() → 返回 5，值变为 6
incrementAndGet() 先自增 1，再返回新值 incrementAndGet() → 返回 6，值变为 6
getAndDecrement() 先返回当前值，再自减 1 getAndDecrement() → 返回 5，值变为 4
decrementAndGet() 先自减 1，再返回新值 decrementAndGet() → 返回 4，值变为 4
getAndAdd(int delta) 先返回当前值，再加 delta getAndAdd(3) → 返回 5，值变为 8
addAndGet(int delta) 先加 delta，再返回新值 addAndGet(3) → 返回 8，值变为 8
compareAndSet(int expect, int update) 若当前值等于 expect，则更新为 update，返回是否成功 compareAndSet(5, 10) → 返回 true，值变为 10

五、使用场景

  1. 多线程计数：如统计请求量、下载进度等（替代 synchronized 修饰的计数逻辑）。
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// 30个线程各自增10000次，结果一定是300000
AtomicInteger sum = new AtomicInteger();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
    new Thread(() -> {
        for (int j = 0; j < 10000; j++) {
            sum.incrementAndGet(); // 原子自增
        }
    }).start();
}
  1. 线程安全的状态标记：如用 compareAndSet 实现无锁的状态更新。
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AtomicInteger state = new AtomicInteger(0); // 0：初始，1：运行，2：结束
// 只有当状态为0时，才更新为1（避免重复启动）
boolean started = state.compareAndSet(0, 1);

六、优缺点

  • 优点：

    性能优于 synchronized（无锁机制，减少线程阻塞 / 唤醒开销），适合高并发场景。

  • 缺点：

    1. 仅支持整数类型（其他原子类如 AtomicLong、AtomicBoolean 可覆盖其他基本类型）；
    2. 复合操作（如 i = i * 2 + 1）无法直接保证原子性，需配合 compareAndSet 循环实现；
    3. 高并发下 CAS 自旋可能导致 CPU 消耗较高。

七、总结

  • AtomicInteger 是多线程环境下安全操作整数的首选工具，基于 CAS 实现原子性。
  • 核心优势：高效解决简单整数操作的线程安全问题，性能优于传统锁。
  • 适用场景：计数、状态标记等简单原子操作，复杂逻辑需结合其他同步工具。