技術標籤：# 3 多執行緒和併發javaJvm unsafe原始碼閱讀AtomicInteger解析AtomicInteger原始碼jvm

3.9 Atomic

Atomic即原子操作，java中所有原子性操作在java.util.concurrent.atomic包下，原子性操作是執行緒安全的，其內部實現是有JVM提供，並非Java自身的實現，而Java併發包中的實現也是基於CAS(Compare And Swap)。下邊以AtomicInteger為例，說明原子性操作的實現原理。

3.9.1 AtomicInteger

和Integer類一樣，AtomicInteger也是抽象類Number的子類。

3.9.2 AtomicInteger的組成

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
//獲取到unsafe例項，該例項用於CAS操作
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
//和value的型別不同
private static final long valueOffset;

static {
    try {
        valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AtomicInteger.
 
class.getDeclaredField("value"));
    } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
//存放值
private volatile int value;

3.9.3 AtomicInteger Set方法

直接set，因為 賦值運算本身就是原子性操作，直接set會賦值給value，而該value本身加了volatile關鍵字，不會發生指令重排，所以一定是執行緒安全的。

/**
 * Sets to the given value.
 *
 * @param newValue the new value
 */
 

public final void set(int newValue) {
    value = newValue;
}

getAndSet方法，使用的是unsafe的getAndSetInt方法，注意這兒傳入的是當前物件，valueOffeset值，和新值。

public final int getAndSet(int newValue) {
    return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}

Unsafe中的getAndSetInt方法，Unsafe呼叫了自身的getIntVolatile方法和compareAndSwapInt方法，這兩個方法都是native方法，其實現在jdk中jvm部分原始碼裡，Unsafe的原始碼在jvm原始碼的src/hotspot/share/prims/unsafe.cpp可以看到。

public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));

    return var5;
}

Unsafe.cpp中的get_volatile()方法。注意該方法中的addr()方法，該方法獲取了該偏移量的地址，即使用的是地址的引用。getIntVolatile(var1, var2)此處var1是傳入的AtomicInteger的當前例項，var2傳入的是valueOffset，所以此處獲取的是該值的引用。所以getAndSetInt方法才能通過引用修改引用值。

再看compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4)方法，var1是傳入的物件，var2是傳入的offsetValue，var5是獲取到的當前記憶體值，var4是要修改的新值，該方法就是具體CAS修改的方法。

  T get_volatile() {
    if (_obj == NULL) {
      GuardUnsafeAccess guard(_thread);
      volatile T ret = RawAccess<MO_SEQ_CST>::load(addr());
      return normalize_for_read(ret);
    } else {
      T ret = HeapAccess<MO_SEQ_CST>::load_at(_obj, _offset);
      return normalize_for_read(ret);
    }
  }

  volatile T* addr() {
    void* addr = index_oop_from_field_offset_long(_obj, _offset);
    return static_cast<volatile T*>(addr);
  }

關於Unsafe中的compareAndSwapInt方法如下。該方法是實現CAS操作的邏輯，CAS的實現在hotspot/share/vm/runtime/atomic.hpp裡的atomic_cmpxchg方法可以看到，此就不再深入了，筆者雖然看了，不過實在肛不動了，此處待諸君深入，也當筆者留下的一個問題。

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSetInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x)) {
  oop p = JNIHandles::resolve(obj);
  GuardUnsafeAccess guard(thread);
  if (p == NULL) {
    volatile jint* addr = (volatile jint*)index_oop_from_field_offset_long(p, offset);
    return RawAccess<>::atomic_cmpxchg(addr, e, x) == e;
  } else {
    assert_field_offset_sane(p, offset);
    return HeapAccess<>::atomic_cmpxchg_at(p, (ptrdiff_t)offset, e, x) == e;
  }
} UNSAFE_END

3.9.1 AtomicInteger Get方法

Get方法就簡單多了。直接獲取當前值value，此處有疑問為什麼set操作傳入的是valueOffset值，獲取的確是value呢？有這樣問題的可以再將筆者上邊看一下。

public final int get() {
    return value;
}

感謝閱讀，歡迎一鍵三連和筆者討論。