【实战Java高并发程序设计 4】数组也能无锁AtomicIntegerArray

除了提供基本数据类型外，JDK还为我们准备了数组等复合结构。当前可用的原子数组有：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray，分别表示整数数组、long型数组和普通的对象数组。

这里以AtomicIntegerArray为例，展示原子数组的使用方式。
AtomicIntegerArray本质上是对int[]类型的封装。使用Unsafe类通过CAS的方式控制int[]在多线程下的安全性。它提供了以下几个核心API：

//获得数组第i个下标的元素
public final int get(int i)
//获得数组的长度
public final int length()
//将数组第i个下标设置为newValue，并返回旧的值
public final int getAndSet(int i, int newValue)
//进行CAS操作，如果第i个下标的元素等于expect，则设置为update，设置成功返回true
public final boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
//将第i个下标的元素加1
public final int getAndIncrement(int i)
//将第i个下标的元素减1
public final int getAndDecrement(int i)
//将第i个下标的元素增加delta（delta可以是负数）
public final int getAndAdd(int i, int delta)

下面给出一个简单的示例，展示AtomicIntegerArray使用：

01 public class AtomicIntegerArrayDemo {
02     static AtomicIntegerArray arr = new AtomicIntegerArray(10);
03     public static class AddThread implements Runnable{
04         public void run(){
05            for(int k=0;k<10000;k++)
06                arr.getAndIncrement(k%arr.length());
07         }
08     }
09     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
10         Thread[] ts=new Thread[10];
11         for(int k=0;k<10;k++){
12             ts[k]=new Thread(new AddThread());
13         }
14         for(int k=0;k<10;k++){ts[k].start();}
15         for(int k=0;k<10;k++){ts[k].join();}
16         System.out.println(arr);
17     }
18 }

上述代码第2行，申明了一个内含10个元素的数组。第3行定义的线程对数组内10个元素进行累加操作，每个元素各加1000次。第11行，开启10个这样的线程。因此，可以预测，如果线程安全，数组内10个元素的值必然都是10000。反之，如果线程不安全，则部分或者全部数值会小于10000。
程序的输出结果如下：

[10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000]

这说明AtomicIntegerArray确实合理地保证了数组的线程安全性。

摘自《实战Java高并发程序设计》一书

【实战Java高并发程序设计1】Java中的指针：Unsafe类
【实战Java高并发程序设计2】无锁的对象引用：AtomicReference
【实战Java高并发程序设计 3】带有时间戳的对象引用：AtomicStampedReference