并发集合（九）使用原子 arrays

xiaoxiao2024-04-12 119

声明：本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第六章， 作者： Javier Fernández González译者：郑玉婷校对：黄庭

当你实现一个多个线程共享一个或者多个对象的并发应用时，你就要使用像锁或者同步关键词（例如synchronized）来对他们的属性的访问进行保护，来避免并发造成的数据不一致的错误。

但是这些机制会有以下一些缺点：死锁(dead lock)：例如：当一个线程等待一个锁的时候，会被阻塞，而这个锁被其他线程占用并且永不释放。这种情况就是死锁，程序在这种情况下永远都不会往下执行。

即使只有一个线程在访问共享对象，它也要执行必要的获取锁和释放锁的代码。

CAS(compare-and-swap)操作为并发操作对象的提供更好的性能，CAS操作通过以下3个步骤来实现对变量值得修改：

获取当前内存中的变量的值用一个新的临时变量(temporal variable)保存改变后的新值如果当前内存中的值等于变量的旧值，则将新值赋值到当前变量；否则不进行任何操作

对于这个机制，你不需要使用任何同步机制，这样你就避免了 deadlocks，也获得了更好的性能。这种机制能保证多个并发线程对一个共享变量操作做到最终一致。

Java 在原子类中实现了CAS机制。这些类提供了compareAndSet() 方法；这个方法是CAS操作的实现和其他方法的基础。

Java 中还引入了原子Array，用来实现Integer类型和Long类型数组的操作。在这个指南里，你将要学习如何使用AtomicIntegerArray 类来操作原子 arrays。

指南中的例子是在Eclipse IDE下面实现的，你也可以使用其他IDE例如NetBeans来实现：

那要怎么做呢….

按照这些步骤来实现下面的例子：

01//1.创建一个类，名为 Incrementer，并实现 Runnable 接口。 02 public class Incrementer implements Runnable { 03 04//2.声明一个私有 AtomicIntegerArray 属性，名为 vector，用来储存一个整数 array。 05 private AtomicIntegerArray vector; 06 07//3.实现类的构造函数，初始化它的属性值。 08 public Incrementer(AtomicIntegerArray vector) { 09 this.vector=vector; 10} 11 12//4.实现 run() 方法。使用 getAndIncrement() 方操作array里的所有元素。 13@Override 14 public void run() { 15 for (int i=0; i<vector.length(); i++){ 16 vector.getAndIncrement(i); 17 } 18} 19 20//5.创建一个类，名为 Decrementer，并实现 Runnable 接口。 21 public class Decrementer implements Runnable { 22 23//6.声明一个私有 AtomicIntegerArray 属性，名为 vector，用来储存一个整数 array。 24 private AtomicIntegerArray vector; 25 26//7.实现类的构造函数，初始化它的属性值。 27 public Decrementer(AtomicIntegerArray vector) { 28 this.vector=vector; 29} 30 31//8.实现 run() 方法。使用 getAndDecrement() 方法操作array里的所有元素。 32@Override 33 public void run() { 34 for (int i=0; i<vector.length(); i++) { 35 vector.getAndDecrement(i); 36 } 37} 38 39//9.我们创建一个示例来进行示范，创建一个类，名为 Main 并添加 main()方法。 40 public class Main { 41 public static void main(String[] args) { 42 43//10.声明一个常量，名为 THREADS，分配它的值为 100。创建一个有1，000个元素的 AtomicIntegerArray 对象。 44 final int THREADS=100; 45 AtomicIntegerArray vector=new AtomicIntegerArray(1000); 46 47//11. 创建一个 Incrementer 任务来操作之前创建的原子 array。 48 Incrementer incrementer=new Incrementer(vector); 49 50//12.创建一个 Decrementer 任务来操作之前创建的原子 array。 51 Decrementer decrementer=new Decrementer(vector); 52 53//13.创建2个array 分别存储 100 个Thread 对象。 54 Thread threadIncrementer[]=new Thread[THREADS]; 55 Thread threadDecrementer[]=new Thread[THREADS]; 56 57//14.创建并运行 100 个线程来执行 Incrementer 任务和另外 100 个线程来执行 Decrementer 任务。把线程储存入之前创建的arrays内。 58 for (int i=0; i<THREADS; i++) { 59 threadIncrementer[i]=new Thread(incrementer); 60 threadDecrementer[i]=new Thread(decrementer); 61 62 threadIncrementer[i].start(); 63 threadDecrementer[i].start(); 64} 65//15.使用 join() 方法来等待线程的完结。 66 for (int i=0; i<100; i++) { 67 try { 68 threadIncrementer[i].join(); 69 threadDecrementer[i].join(); 70 } catch (InterruptedException e) { 71 e.printStackTrace(); 72 } 73} 74//16.把原子array里非0的元素写入操控台。使用 get() 方法来获取原子 array 元素。 75 for (int i=0; i<vector.length(); i++) { 76 if (vector.get(i)!=0) { 77 System.out.println("Vector["+i+"] : "+vector.get(i)); 78 } 79} 80 81//17.在操控台写个信息表明例子结束。 82 System.out.println("Main: End of the example");

它是怎么工作的…

在这个例子里，你实现了2个不同的任务来操作 AtomicIntegerArray 对象：

Incrementer task: 这个类使用getAndIncrement()方法array里的全部元素 +1 Decrementer task: 这个类使用getAndDecrement()方法array里的全部元素 -1

在 Main 类，你创建了有1000个元素的 AtomicIntegerArray，然后你执行了100次 Incrementer 和100次 Decrementer 任务。在任务结束后，如果没有出现任何数据不一致错误，那么array的全部元素的值都为0。如果你运行这个任务，由于全部元素都是0，你只会看到程序在操控台只写了结束信息。

更多…

如今，Java仅提供了另一个原子 array类。它是 AtomicLongArray 类，与 IntegerAtomicArray 类提供了相同的方法。

这些类的一些其他有趣的方法有： get(int i): 返回array中第i个位置上的值 set(int I, int newValue): 设置array中第i个位置上的值为newValue

参见第六章，并发集：使用原子变量

文章转自并发编程网-ifeve.com