面试题：你使用过 Java 中的哪些原子类？

在 Java 中，原子类（Atomic Classes） 是 java.util.concurrent.atomic 包下的一组类，它们基于 CAS（Compare-And-Swap） 实现了线程安全的原子操作，避免了使用 synchronized 锁带来的性能开销，是构建高性能并发程序的重要工具。

✅ 一、常用的原子类及使用场景

1. 基本类型原子类

类名	类型	说明
`AtomicInteger`	int	线程安全的整型计数器
`AtomicLong`	long	线程安全的长整型计数器
`AtomicBoolean`	boolean	线程安全的布尔值，常用于状态标记

示例：

AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
counter.incrementAndGet(); // 原子自增
counter.compareAndSet(1, 2); // CAS 操作

2. 数组类型原子类

类名	类型	说明
`AtomicIntegerArray`	int[]	线程安全的整型数组
`AtomicLongArray`	long[]	线程安全的长整型数组
`AtomicReferenceArray`	Object[]	线程安全的引用类型数组

示例：

AtomicIntegerArray arr = new AtomicIntegerArray(10);
arr.incrementAndGet(0); // 对索引0的元素进行原子自增

3. 引用类型原子类

类名	类型	说明
`AtomicReference<V>`	V	线程安全的引用类型
`AtomicReferenceFieldUpdater`	用于更新对象中的字段	高性能字段更新
`AtomicMarkableReference`	带标记位的引用	解决 ABA 问题

示例：

AtomicReference<String> ref = new AtomicReference<>("A");
ref.compareAndSet("A", "B"); // 原子更新引用

4. 复合类型原子类（解决 ABA 问题）

类名	类型	说明
`AtomicStampedReference`	带版本号	用于解决 ABA 问题
`AtomicMarkableReference`	带标记位	判断引用是否被修改过

示例（ABA 问题）：

AtomicStampedReference<Integer> asr = new AtomicStampedReference<>(100, 0);
int stamp = asr.getStamp();
asr.compareAndSet(100, 101, stamp, stamp + 1);

5. 累加器类（Java 8+）

类名	类型	说明
`LongAdder`	long	高并发累加器，性能优于 `AtomicLong`
`DoubleAdder`	double	浮点数累加器
`LongAccumulator`	long	支持自定义累加函数（如 max、min）
`DoubleAccumulator`	double	同上，浮点数版本

示例：

LongAdder adder = new LongAdder();
adder.add(100); // 高并发下的高效累加
long total = adder.sum(); // 获取总和

✅ 二、原子类的底层实现原理

基于 CAS 操作：通过 Unsafe 类提供的 CAS 方法实现原子性更新。
volatile 保证可见性：原子类内部的变量使用 volatile 修饰，确保多线程之间的可见性。
分段锁优化（如 LongAdder）：将竞争分散到多个变量上，提高高并发下的性能。

✅ 三、实际使用场景（结合业务）

使用场景	所用原子类	说明
高并发计数器	`LongAdder`	替代 `AtomicLong`，提升性能
状态标志	`AtomicBoolean`	控制线程执行状态
缓存刷新	`AtomicReference`	安全地更新缓存对象
ABA 问题处理	`AtomicStampedReference`	带版本号的引用更新
统计指标	`LongAdder` / `DoubleAdder`	统计请求数、响应时间等
自定义聚合	`LongAccumulator`	求最大值、最小值、乘积等

✅ 四、总结回答（面试模板）

我在项目中使用过 Java 中的多个原子类，包括 AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference、AtomicBoolean，以及 Java 8 引入的高性能累加器 LongAdder 和 DoubleAdder。这些类基于 CAS 和 volatile 实现线程安全，适用于各种并发场景。例如：

使用 LongAdder 来统计高并发下的请求数；

使用 AtomicReference 来安全地更新缓存对象；

使用 AtomicStampedReference 来解决 ABA 问题；

使用 AtomicBoolean 控制线程的运行状态。

这些类相比 synchronized 更加轻量，性能更好，适合构建高性能的并发程序。

如果你在实际项目中确实使用过这些类，建议结合具体场景说明，这样面试官更容易认可你的实战经验。

THE END

Java 并发编程