資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：有時候，由于初期考慮不周，或者后期的需求變化，一些普通變量可能也會有線程安全的需求。它可以讓你在不改動或者極少改動原有代碼的基礎(chǔ)上，讓普通的變量也享受操作帶來的線程安全性，這樣你可以修改極少的代碼，來獲得線程安全的保證。
有時候，由于初期考慮不周，或者后期的需求變化，一些普通變量可能也會有線程安全的需求。如果改動不大，我們可以簡單地修改程序中每一個使用或者讀取這個變量的地方。但顯然，這樣并不符合軟件設(shè)計中的一條重要原則——開閉原則。也就是系統(tǒng)對功能的增加應(yīng)該是開發(fā)的，而對修改應(yīng)該是相對保守的。而且，如果系統(tǒng)里使用到這個變量的地方特別多，一個一個修改也是一件令人厭煩的事情（況且很多使用場景下可能只是只讀的，并無線程安全的強(qiáng)烈要求，完全可以保持原樣）。
如果你有這種困擾，在這里根本不需要擔(dān)心，因?yàn)樵谠影镞€有一個實(shí)用的工具類AtomicIntegerFieldUpdater。它可以讓你在不改動（或者極少改動）原有代碼的基礎(chǔ)上，讓普通的變量也享受CAS操作帶來的線程安全性，這樣你可以修改極少的代碼，來獲得線程安全的保證。這聽起來是不是讓人很激動呢？
根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同，這個Updater有3種，分別是AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater和AtomicReferenceFieldUpdater。顧名思義，它們分別可以對int、long和普通對象就行CAS修改。
現(xiàn)在來思考這么一個場景。假設(shè)某地要進(jìn)行一次選舉?，F(xiàn)在模擬這個機(jī)票場景，如果選民投了候選人一票，就記為1，否則記為0。最終的選票顯然就是所有數(shù)據(jù)的簡單求和。
01 public class AtomicIntegerFieldUpdaterDemo {
02 public static class Candidate{
03 int id;
04 volatile int score;
05 }
06 public final static AtomicIntegerFieldUpdater scoreUpdater
07 = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Candidate.class, "score");
08 //檢查Updater是否工作正確
09 public static AtomicInteger allScore=new AtomicInteger(0);
10 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
11 final Candidate stu=new Candidate();
12 Thread[] t=new Thread[10000];
13 for(int i = 0 ; i < 10000 ; i++) {
14 t[i]=new Thread() {
15 public void run() {
16 if(Math.random()>0.4){
17 scoreUpdater.incrementAndGet(stu);
18 allScore.incrementAndGet();
19 }
20 }
21 };
22 t[i].start();
23 }
24 for(int i = 0 ; i < 10000 ; i++) { t[i].join();}
25 System.out.println("score="+stu.score);
26 System.out.println("allScore="+allScore);
27 }
28 }
上述代碼模擬了這個計票場景。候選人的得票數(shù)量記錄在Candidate.score中。注意，它是一個普通的volatile變量。而volatile變量并不是線程安全的。第6~7行定義了
AtomicIntegerFieldUpdater實(shí)例，用來對Candidate.score進(jìn)行寫入。而后續(xù)的allScore我們用來檢查AtomicIntegerFieldUpdater的正確性。如果AtomicIntegerFieldUpdater真的保證了線程安全，那么最終Candidate.score和allScore的值必然是相等的。否則，就說明AtomicIntegerFieldUpdater根本沒有確保線程安全的寫入。第12~21行模擬了計票過程，這里假設(shè)有大約60%的人投贊成票，并且投票是隨機(jī)進(jìn)行的。第17行使用Updater修改Candidate.score（這里應(yīng)該是線程安全的），第18行使用AtomicInteger計數(shù)，作為參考基準(zhǔn)。
大家如果運(yùn)行這段程序，不難發(fā)現(xiàn)，最終的Candidate.score總是和allScore絕對相等。這說明AtomicIntegerFieldUpdater很好地保證了Candidate.score的線程安全。
雖然AtomicIntegerFieldUpdater很好用，但是還是有幾個注意事項(xiàng)：
第一，Updater只能修改它可見范圍內(nèi)的變量。因?yàn)閁pdater使用反射得到這個變量。如果變量不可見，就會出錯。比如如果score申明為private，就是不可行的。
第二，為了確保變量被正確的讀取，它必須是volatile類型的。如果我們原有代碼中未申明這個類型，那么簡單得申明一下就行，這不會引起什么問題。
第三，由于CAS操作會通過對象實(shí)例中的偏移量直接進(jìn)行賦值，因此，它不支持static字段（Unsafe. objectFieldOffset()不支持靜態(tài)變量）。
好了，通過AtomicIntegerFieldUpdater，是不是讓我們可以更加隨心所欲得對系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行線程安全地保護(hù)呢？
【實(shí)戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計1】Java中的指針：Unsafe類
【實(shí)戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計2】無鎖的對象引用：AtomicReference
【實(shí)戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計 3】帶有時間戳的對象引用：AtomicStampedReference
【實(shí)戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計 4】數(shù)組也能無鎖AtomicIntegerArray
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