Java原子变量详解（AtomicInteger等类的线程安全使用指南）

为什么需要原子变量？

假设我们有一个简单的计数器，在多线程环境下进行自增操作：

public class Counter {    private int count = 0;    public void increment() {        count++; // 非原子操作！    }    public int getCount() {        return count;    }}

上面的 count++ 操作实际上包含三个步骤：读取、加一、写回。在多线程环境中，多个线程可能同时读取相同的值，导致最终结果小于预期。这就是典型的 竞态条件（Race Condition）。

使用 AtomicInteger 实现线程安全

我们可以用 AtomicInteger 来替代普通 int，从而避免上述问题：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class AtomicCounter {    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);    public void increment() {        count.incrementAndGet(); // 原子操作    }    public int getCount() {        return count.get();    }}

现在，无论多少个线程同时调用 increment() 方法，count 的值始终是正确的。这是因为 incrementAndGet() 是一个原子操作，由 CPU 硬件指令保证其不可分割性。

常用方法介绍

以 AtomicInteger 为例，以下是几个常用方法：

• get()：获取当前值
• set(int newValue)：设置新值
• incrementAndGet()：先加1再返回（类似 ++i）
• getAndIncrement()：先返回再加1（类似 i++）
• compareAndSet(int expect, int update)：如果当前值等于期望值，则更新为新值

实战示例：多线程计数

下面是一个完整的多线程测试程序，对比普通变量和原子变量的结果：

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class AtomicDemo {    private static final int THREADS = 10;    private static final int INCREMENTS = 1000;    // 普通计数器（非线程安全）    private static int normalCount = 0;    // 原子计数器（线程安全）    private static AtomicInteger atomicCount = new AtomicInteger(0);    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(THREADS);        // 启动多个线程进行自增        for (int i = 0; i < THREADS; i++) {            executor.submit(() -> {                for (int j = 0; j < INCREMENTS; j++) {                    normalCount++; // 不安全                    atomicCount.incrementAndGet(); // 安全                }            });        }        executor.shutdown();        executor.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);        System.out.println("普通计数器结果: " + normalCount);        System.out.println("原子计数器结果: " + atomicCount.get());        // 正确结果应为 10 * 1000 = 10000    }}

运行多次你会发现，normalCount 的结果通常小于 10000，而 atomicCount 始终等于 10000。这充分体现了 Java原子变量 在 Java并发编程 中的重要性。

总结

通过本教程，你已经掌握了：

• 什么是原子变量及其作用
• 为什么普通变量在多线程下不安全
• 如何使用 AtomicInteger 实现线程安全操作
• 常见原子类的方法及实际应用场景

原子变量是 线程安全变量 的高效实现方式，特别适合高并发场景下的计数、状态标记等操作。希望这篇 AtomicInteger教程 能帮助你在 Java并发编程 的道路上更进一步！