Atomic

引子：一个计数器的性能优化之路 在前两篇文章中，我们学习了synchronized和Lock来保证线程安全。但是，锁总是有性能开销的。有没有不用锁就能保证线程安全的方法？答案是：CAS（Compare-And-Swap）+ 原子类。 场景：网站访问计数器 /** * 方案1：使用synchronized（加锁） */ public class SynchronizedCounter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } public synchronized int getCount() { return count; } } /** * 方案2：使用AtomicInteger（无锁） */ public class AtomicCounter { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); public void increment() { count.incrementAndGet(); // 无锁，基于CAS } public int getCount() { return count.get(); } } // 性能对比测试 public class CounterBenchmark { private static final int THREAD_COUNT = 100; private static final int ITERATIONS = 10000; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 测试synchronized版本 SynchronizedCounter syncCounter = new SynchronizedCounter(); long syncTime = testCounter(() -> syncCounter.increment()); System.out.println("Synchronized耗时：" + syncTime + "ms"); // 测试AtomicInteger版本 AtomicCounter atomicCounter = new AtomicCounter(); long atomicTime = testCounter(() -> atomicCounter.increment()); System.out.println("AtomicInteger耗时：" + atomicTime + "ms"); System.out.println("性能提升：" + (syncTime * 100.0 / atomicTime - 100) + "%"); } private static long testCounter(Runnable task) throws InterruptedException { Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT]; long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { threads[i] = new Thread(() -> { for (int j = 0; j < ITERATIONS; j++) { task.run(); } }); } for (Thread t : threads) t.start(); for (Thread t : threads) t.join(); return System.currentTimeMillis() - start; } } /* 执行结果（JDK 8, 4核CPU）： Synchronized耗时：856ms AtomicInteger耗时：342ms 性能提升：150% 为什么AtomicInteger更快？ 1. 无锁，避免线程阻塞和上下文切换 2. 基于CPU的CAS指令，硬件级支持 3. 自旋重试，适合竞争不激烈的场景 但是，AtomicInteger不是万能的： ├─ 竞争激烈时，自旋会浪费CPU ├─ 不适合复杂的原子操作 └─ 需要理解CAS的原理和限制 */ 本文将深入探讨CAS的原理、Atomic类的实现、以及常用的并发工具类。 ...