volatile关键字和AtomicInteger

在Java中，线程部分是一个重点，本篇文章说的JUC也是关于线程的。JUC就是java.util .concurrent工具包的简称。这是一个处理线程的工具包，JDK 1.5开始出现的。下面一起来看看它怎么使用。

一、volatile关键字与内存可见性

1、内存可见性：
先来看看下面的一段代码：

上图中这段代码很简单，就是一个ThreadDemo类继承Runnable创建一个线程。它有一个成员变量flag为false，然后重写run方法，在run方法里面将flag改为true，同时还有一条输出语句。然后就是main方法主线程去读取flag。如果flag为true，就会break掉while循环，否则就是死循环。按道理，下面那个线程将flag改为true了，主线程读取到的应该也是true，循环应该会结束。运行结果

从上图中可以看到，该程序并没有结束，也就是死循环。说明主线程读取到的flag还是false，可是另一个线程明明将flag改为true了，而且打印出来了，这是什么原因呢？这就是内存可见性问题。

内存可见性问题：当多个线程操作共享数据时，彼此不可见。

要解决这个问题，可以加锁。如下：

加了锁，就可以让while循环每次都从主存中去读取数据，这样就能读取到true了。但是一加锁，每次只能有一个线程访问，当一个线程持有锁时，其他的就会阻塞，效率就非常低了。不想加锁，又要解决内存可见性问题，那么就可以使用volatile关键字。

2、volatile关键字：

用法：

volatile关键字：当多个线程操作共享数据时，可以保证内存中的数据可见。用这个关键字修饰共享数据，就会及时的把线程缓存中的数据刷新到主存中去，也可以理解为，就是直接操作主存中的数据。所以在不使用锁的情况下，可以使用volatile。如下：

这样就可以解决内存可见性问题了。

volatile和synchronized的区别：
volatile不具备互斥性(当一个线程持有锁时，其他线程进不来，这就是互斥性)。
volatile不具备原子性。

二、原子性

1、理解原子性：
上面说到volatile不具备原子性，那么原子性到底是什么呢？先看如下代码：

这段代码就是在run方法里面让i++，然后启动十个线程去访问。看看结果：

可以发现，出现了重复数据。明显产生了多线程安全问题，或者说原子性问题。所谓原子性就是操作不可再细分，而i++操作分为读改写三步，如下：

所以i++明显不是原子操作。上面10个线程进行i++时，内存图解如下：

看到这里，好像和上面的内存可见性问题一样。是不是加个volatile关键字就可以了呢？其实不是的，因为加了volatile，只是相当于所有线程都是在主存中操作数据而已，但是不具备互斥性。比如两个线程同时读取主存中的0，然后又同时自增，同时写入主存，结果还是会出现重复数据。

2、原子变量：
JDK 1.5之后，Java提供了原子变量，在java.util.concurrent.atomic包下。原子变量具备如下特点：

有volatile保证内存可见性。
用CAS算法保证原子性。

3、CAS算法：
CAS算法是计算机硬件对并发操作共享数据的支持，CAS包含3个操作数：

内存值V
预估值A
更新值B

当且仅当V==B时，才会把B的值赋给V，即V = B，否则不做任何操作。就上面的i++问题，CAS算法是这样处理的：首先V是主存中的值0，然后预估值A也是0，因为此时还没有任何操作，这时V=B，所以进行自增，同时把主存中的值变为1。如果第二个线程读取到主存中的还是0也没关系，因为此时预估值已经变成1，V不等于B，所以不进行任何操作。

4、使用原子变量改进i++问题：

定义:AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类，通过线程安全的方式操作加减。
使用场景 :适合高并发情况下的使用

AtomicInteger是在使用非阻塞算法实现并发控制，在一些高并发程序中非常适合，但并不能每一种场景都适合，不同场景要使用使用不同的数值类。

注意:高并发的情况下，i++无法保证原子性，往往会出现问题，所以引入AtomicInteger类。

原子变量用法和包装类差不多，如下：