java并发编程直是学习和Java面试的重点，这篇主要是讲解AtomicInteger @mikechen
AtomicInteger简介
AtomicInteger 是一个支持原子操作的 Integer 类，它提供了原子自增方法、原子自减方法以及原子赋值方法等。
为什么需要AtomicInteger
谈到线程安全，会首先想到了synchronized 和 Lock,但是这种方式又有一个名字，叫做互斥锁，一次只能有一个持有锁的线程进入，再加上还有不同线程争夺锁这个机制，效率比较低，所以又称 悲观锁。
与之相对应，就有了 乐观锁 的概念，它不加锁去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。
AtomicInteger 保证线程安全就是使用了乐观锁，所以相对于悲观锁，效率更高。
AtomaticInteger的应用场景
AtomaticInteger最典型的应用场景是计数，比如我们要统计并发插入10万条数据的耗时，我们需要对插入的数据计数。
普通的int变量在多线程环境下的++操作，是线程不安全的，前一个操作可能会被后一个操作所覆盖，所以统计的技术往往小于准确值，这时候就可以使用AtomaticInteger，使用非常简单：
private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);//初始计数为0 // doSomething,执行操作之后，计数即可 int count = counter.incrementAndGet();
AtomicInteger常见用法
要将它用作计数器，AtomicIntegerclass提供了一些以原子方式执行加法和减法操作的方法。
addAndGet()- 以原子方式将给定值添加到当前值，并在添加后返回新值。 getAndAdd() - 以原子方式将给定值添加到当前值并返回旧值。 incrementAndGet()- 以原子方式将当前值递增1并在递增后返回新值。它相当于i ++操作。 getAndIncrement() - 以原子方式递增当前值并返回旧值。它相当于++ i操作。 decrementAndGet()- 原子地将当前值减1并在减量后返回新值。它等同于i-操作。 getAndDecrement() - 以原子方式递减当前值并返回旧值。它相当于-i操作。
下面具体的使用方式：
public class Main{
public static void main(String[] args)
{
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);
System.out.println(atomicInteger.addAndGet(2)); //102
System.out.println(atomicInteger); //102
System.out.println(atomicInteger.getAndAdd(2)); //102
System.out.println(atomicInteger); //104
System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet()); //105
System.out.println(atomicInteger); //105
System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement()); //105
System.out.println(atomicInteger); //106
System.out.println(atomicInteger.decrementAndGet()); //105
System.out.println(atomicInteger); //105
System.out.println(atomicInteger.getAndDecrement()); //105
System.out.println(atomicInteger); //104
}
}
AtomicInteger的实现原理
AtomicInteger 是一个支持原子操作的 Integer 类，就是保证对AtomicInteger类型变量的增加和减少操作是原子性的，不会出现多个线程下的数据不一致问题。
接下来通过源代码来看AtomicInteger具体是如何实现的原子操作，首先看AtomicInteger 的自增方法，incrementAndGet() 方法，代码如下：
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}
通过源码，可以知道，这个方法的做法为先获取到当前的 value 属性值，然后将 value 加 1，赋值给一个局部的 next 变量，然而，这两步都是非线程安全的，但是内部有一个死循环，不断去做compareAndSet操作，直到成功为止，也就是修改的根本在compareAndSet方法里面。
CAS（Compare And Swap）即比较并交换，CAS 是乐观锁技术，当多个线程尝试使用 CAS 同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。
它包含三个参数：V 内存值，预期值 A，要修改的新值 B，当且仅当预期值 A 和内存值 V 相同时，将内存值 V 修改为 B，否则什么都不做，原理图如下所示：
这样使用CAS的方法就保证了原子操作，除此之外还有一个volatile修饰的value值也是关键。
这里我们结合AtomicInteger类的来说，源码如下：
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
// 省略部分代码
// 使用volatile修饰了一个变量用来存储数值
private volatile int value;
// 构造函数直接初始化value值
public AtomicInteger(int initialValue) {
value = initialValue; }
// 无参构造，此时value默认为0 public AtomicInteger() {
}
其中 value 是一个 volatile 变量，在内存中可见，因此 JVM 可以保证任何时刻任何线程总能拿到该变量的最新值。
private volatile int value;
volatile 是一种稍弱的同步机制，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。
当把变量声明为 volatile 类型后，编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。
在访问 volatile 变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行线程阻塞，因此 volatile 变量是一种比 sychronized 关键字更轻量级的同步机制。
一句话总结ActomicInteger的实现原理：主要利用 CAS (compare and swap) + volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。
AtomicInteger总结
使用 AtomicInteger替换普通 int 类型执行自增的原子操作，能够保证了线程安全，AtomicInteger由硬件提供原子操作指令实现的，在非激烈竞争的情况下，开销更小，速度更快。。
陈睿mikechen
10年+大厂架构经验，资深技术专家，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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