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为什么需要原子性#xf…在并发编程中原子性是指在一次操作或多个操作中要么所有的操作全部完成要么全部都不完成不会出现中间状态。如果一个操作是原子的那么这个操作在多线程环境下不会被线程调度机制中断。
为什么需要原子性
在多线程环境中当多个线程同时操作同一个数据时如果操作不是原子性的就可能会导致不一致的结果。例如假设有一个变量count初始值为0如果两个线程同时对其进行自增操作那么预期的结果是2。但如果自增操作不是原子性的可能出现以下情况
线程A读取count的值为0。线程B读取count的值为0。线程A将count增加1后写回count变成1。线程B也将count增加1后写回count仍然是1。
在这个例子中虽然两个线程都尝试增加count的值但是最终结果并不是原子性操作导致count只增加了1而不是2。
如何保证原子性
在Java中可以通过以下几种方式来保证操作的原子性
synchronized关键字可以用来修饰方法或代码块被它修饰的代码块在同一时刻只能被一个线程访问。
public class Counter {private int count 0;public synchronized void increment() {count; // 该操作是原子性的}public synchronized int getCount() {return count;}
}volatile关键字虽然volatile不能保障复合操作的原子性但它能保证单个读或写操作的原子性。
public class Counter {private volatile int count 0;public void increment() {count; // 注意volatile不会保证这里的自增操作是原子性的}
}原子类Java提供了一些原子类例如AtomicIntegerAtomicLong等这些类利用CASCompare-And-Swap操作来保证原子性操作。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class Counter {private AtomicInteger count new AtomicInteger(0);public void increment() {count.incrementAndGet(); // 自增操作是原子性的}public int getCount() {return count.get();}
}使用原子类是保证原子性的推荐方式因为它们通常是通过硬件级别的原子操作实现的并且在性能上比synchronized更高效。
原子性的重要性
保证原子性是写并发应用的基础之一。如果不考虑原子性可能会引入竞态条件导致应用的状态不可预测及难以调试的错误。因此在设计并发控制时应充分考虑数据操作的原子性。
