Java原子类通过CAS指令和volatile语义实现无锁线程安全;AtomicInteger支持原子增减、CAS比较设置;存在ABA问题,可用AtomicStampedReference解决;字段更新器适用于POJO中局部原子化;LongAdder等适合高并发累加场景。

Java原子类(Atomic classes)的核心目标是:在不使用synchronized或Lock的前提下,实现线程安全的变量更新。它们靠的是硬件级的CAS(Compare-And-Swap)指令,配合volatile语义,既高效又轻量。
AtomicInteger等基础原子类怎么用
以AtomicInteger为例,它封装了一个int值,所有操作都是原子的:
- get() / set(value):读写操作,基于volatile保证可见性
- incrementAndGet():先加1再返回新值,底层调用Unsafe.compareAndSet
- compareAndSet(expect, update):经典CAS——仅当当前值等于expect时,才设为update,返回是否成功
- getAndIncrement():返回旧值,再自增,适合计数器场景
示例:高并发下安全计数
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); // 多个线程同时执行 counter.incrementAndGet(); // 不会丢更新
CAS不是万能的:ABA问题与解决思路
CAS只比对数值是否相等,但无法感知“中间是否被改过又改回来”。比如:A→B→A,CAS会误认为没变过,可能引发逻辑错误。
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- 典型场景:栈顶节点被弹出(A),另一线程压入新节点(B),再弹出(B),又压回原节点(A)
- JDK提供AtomicStampedReference,用“版本号+引用”组合判断,避免ABA
- 也可用AtomicMarkableReference,用布尔标记代替版本号,更轻量
AtomicIntegerFieldUpdater等字段更新器怎么选
当你不能或不想把字段改成Atomic类型(比如要保持POJO结构、或已有大量非原子字段),可用Updater:
- 要求字段必须是public volatile,且声明为final类中的非static字段
- Updater本身是static final,通过反射获取字段偏移量,性能接近直接访问
- 适用于“少量字段需原子更新,其余仍走普通路径”的混合场景
注意:Updater不检查运行时类型安全,若传入错误对象类型,会在运行时报错。
LongAdder和DoubleAdder更适合高竞争场景
AtomicLong在多线程激烈竞争时,CAS失败重试频繁,性能下降明显。LongAdder采用分段累加(cell数组 + base)策略:
- 线程优先尝试更新自己的cell;冲突时才扩容或退到base
- sum()方法需遍历所有cell,所以不是实时强一致,但吞吐量显著更高
- 适合统计类场景(如QPS、耗时总和),不要求每次get都精确到个位数
类似地,DoubleAdder用于浮点累加,原理相同。
基本上就这些。原子类不是锁的替代品,而是针对特定模式(单变量读写、计数、标志位)的优化解法。用对了,轻快;用错了,比如拿AtomicBoolean当状态机盲目轮询,反而影响可维护性。










