摘要：所謂，就是可以以一種線程安全的方式操作非線程安全對象的某些字段。我們來對上述代碼進(jìn)行改造賬戶類改造引入通過操作字段調(diào)用方，并未做任何改變上述代碼，無論執(zhí)行多少次，最終結(jié)果都是，因為這回是線程安全的。這也是整個包的設(shè)計理念之一。

本文首發(fā)于一世流云的專欄：https://segmentfault.com/blog...

在java.util.concurrent.atomic包中，由三個比較特殊的原子類：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater。
通過名稱可以看到，這幾類的功能大致相同，只是針對的類型有所不同。

所謂AtomicXXXFieldUpdater，就是可以以一種線程安全的方式操作非線程安全對象的某些字段。光這么說有點難理解，我們通過一個例子來看下。

假設(shè)有一個公司賬戶Account，100個人同時往里面存錢1塊錢，那么正常情況下，最終賬戶的總金額應(yīng)該是100。

先來看下線程不安全的方式：

賬戶類：

class Account {
    private volatile int money;

    Account(int initial) {
        this.money = initial;
    }

    public void increMoney() {
        money++;
    }

    public int getMoney() {
        return money;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Account{" +
            "money=" + money +
            "}";
    }
}

調(diào)用類：

public class FieldUpdaterTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Account account = new Account(0);  // 初始金額0

        List list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread t = new Thread(new Task(account));
            list.add(t);
            t.start();
        }

        for (Thread t : list) {            // 等待所有線程執(zhí)行完成
            t.join();
        }

        System.out.println(account.toString());
    }


    private static class Task implements Runnable {
        private Account account;

        Task(Account account) {
            this.account = account;
        }

        @Override
        public void run() {
            account.increMoney();         // 增加賬戶金額
        }
    }
}

上述未對Account做并發(fā)控制，最終賬戶金額很可能小于100。
按照之前學(xué)習(xí)的atomic框架，可以將Account類的int類型字段改為AtomicInteger，或者在Task任務(wù)類中，將所有涉及到共享變量的地方都加鎖訪問。

那么，還有沒有其它解決方式？

本章開頭我們講到，AtomicXXXFieldUpdater可以以一種線程安全的方式操作非線程安全對象的某些字段。
這里，Account就是非線程安全對象，money就是需要操作的字段。

我們來對上述代碼進(jìn)行改造：
賬戶類Account改造：

class Account {
    private volatile int money;
    private static final AtomicIntegerFieldUpdater updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Account.class, "money");  // 引入AtomicIntegerFieldUpdater

    Account(int initial) {
        this.money = initial;
    }

    public void increMoney() {
        updater.incrementAndGet(this);    // 通過AtomicIntegerFieldUpdater操作字段
    }

    public int getMoney() {
        return money;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Account{" +
            "money=" + money +
            "}";
    }
}

調(diào)用方，并未做任何改變：

public class FieldUpdaterTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Account account = new Account(0);

        List list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread t = new Thread(new Task(account));
            list.add(t);
            t.start();
        }

        for (Thread t : list) {
            t.join();
        }

        System.out.println(account.toString());
    }

    private static class Task implements Runnable {
        private Account account;

        Task(Account account) {
            this.account = account;
        }

        @Override
        public void run() {
            account.increMoney();
        }
    }
}

上述代碼，無論執(zhí)行多少次，最終結(jié)果都是“100”，因為這回是線程安全的。

對比下改造，可以發(fā)現(xiàn)，AtomicIntegerFiledUpdater的引入，使得我們可以在不修改用戶代碼（調(diào)用方）的情況下，就能實現(xiàn)并發(fā)安全性。

唯一的改變之處就是Account內(nèi)部的改造：

這也是AtomicXXXFieldUpdater引入的一個重要原因，單純從功能上來講，能用AtomicXXXFieldUpdater實現(xiàn)的并發(fā)控制，同步器和其它原子類都能實現(xiàn)，但是使用AtomicXXXFieldUpdater，符合面向?qū)ο笤O(shè)計的一個基本原則——開閉原則，尤其是對一些遺留代碼的改造上。

另外，使用AtomicXXXFieldUpdater，不需要進(jìn)行任何同步處理，單純的使用CAS+自旋操作就可以實現(xiàn)同步的效果。這也是整個atomic包的設(shè)計理念之一。

AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater這三個類大同小異，AtomicIntegerFieldUpdater只能處理int原始類型的字段，AtomicLongFieldUpdater只能處理long原始類型的字段，AtomicReferenceFieldUpdater可以處理所有引用類型的字段。

本節(jié)以AtomicReferenceFieldUpdater為例，介紹下FiledUpdater的基本原理。

AtomicReferenceFieldUpdater本身是一個抽象類，沒有公開的構(gòu)造器，只能通過靜態(tài)方法newUpdater創(chuàng)建一個AtomicReferenceFieldUpdater子類對象：

newUpdater的三個入?yún)⒑x如下：

AtomicReferenceFieldUpdaterImpl是AtomicReferenceFieldUpdater的一個內(nèi)部類，并繼承了AtomicReferenceFieldUpdater。AtomicReferenceFieldUpdater的API，基本都是委托AtomicReferenceFieldUpdaterImpl 來實現(xiàn)的。

來看下AtomicReferenceFieldUpdaterImpl 對象的構(gòu)造，其實就是一系列的權(quán)限檢查：

通過源碼，可以看到AtomicReferenceFieldUpdater的使用必須滿足以下條件：

AtomicReferenceFieldUpdater只能修改對于它可見的字段，也就是說對于目標(biāo)類的某個字段field，如果修飾符是private，但是AtomicReferenceFieldUpdater所在的使用類不能看到field，那就會報錯；

目標(biāo)類的操作字段，必須用volatile修飾；

目標(biāo)類的操作字段，不能是static的；

AtomicReferenceFieldUpdater只適用于引用類型的字段；

AtomicReferenceFieldUpdater中所有的方法都是基于Unsafe類操作，看下最常用的方法compareAndSet：

通過偏移量offset獲取字段的地址，然后利用Unsafe進(jìn)行CAS更新。

其它方法也大同小異，讀者可以參考Oracle官方文檔和JDK源碼。