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Java原子整数详解(AtomicInteger使用与线程安全实战教程)

在多线程编程中,确保数据的一致性和线程安全是至关重要的。Java 提供了 java.util.concurrent.atomic 包来帮助开发者高效地处理并发问题。其中,AtomicInteger 是最常用的一个类,用于实现线程安全的整数操作。

本教程将从零开始,手把手教你理解并使用 Java原子整数,即使你是 Java 并发编程的新手,也能轻松掌握!

什么是 AtomicInteger?

AtomicInteger 是 Java 提供的一个线程安全的整数类。它通过底层的 CAS(Compare-And-Swap)机制实现原子操作,无需使用传统的 synchronized 锁,从而提高了性能。

Java原子整数详解(AtomicInteger使用与线程安全实战教程) Java原子整数 AtomicInteger教程 线程安全整数 Java并发编程 第1张

为什么需要 AtomicInteger?

考虑以下代码:

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

在多线程环境下,count++ 实际上包含读取、加一、写回三个步骤,不是原子操作。多个线程同时执行时,可能导致结果错误。

而使用 AtomicInteger 可以避免这个问题:

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

常用方法介绍

  • get():获取当前值。
  • set(int newValue):设置新值(非原子比较,但写入是原子的)。
  • incrementAndGet():自增1并返回新值。
  • getAndIncrement():返回当前值,然后自增1。
  • 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:多线程计数器

下面是一个完整的多线程计数器示例,展示 Java并发编程AtomicInteger 的实际应用:

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class AtomicIntegerDemo {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);        for (int i = 0; i < 1000; i++) {            executor.submit(() -> {                counter.incrementAndGet();            });        }        executor.shutdown();        while (!executor.isTerminated()) {            Thread.sleep(10);        }        System.out.println("最终计数: " + counter.get()); // 输出:1000    }}

运行上述代码,你会发现结果始终是 1000,说明 AtomicInteger 成功保证了 线程安全整数 操作。

AtomicInteger vs synchronized

虽然 synchronized 也能实现线程安全,但 AtomicInteger 基于无锁(lock-free)的 CAS 机制,在高并发场景下性能更优,尤其适用于简单的数值操作。

总结

通过本 AtomicInteger教程,你已经掌握了:

  • 什么是 Java 原子整数
  • 为什么需要线程安全的整数操作
  • 如何使用 AtomicInteger 实现高性能并发计数
  • AtomicInteger 与传统锁机制的对比

无论你是初学者还是有经验的开发者,掌握 AtomicInteger 都是提升 Java并发编程 能力的关键一步。赶快在你的项目中试试吧!