面试题：你使用过 Java 中的哪些原子类？

Java 中的 原子类（Atomic Classes） 是 java.util.concurrent.atomic 包中提供的一组线程安全的类，用于在多线程环境下实现无锁的原子操作。这些类通过 CAS（Compare-And-Swap）操作来保证线程安全，避免了使用锁带来的性能开销。以下是 Java 中常见的原子类及其用途：

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1. 基本类型原子类

• AtomicInteger：
  • 用于对 int 类型进行原子操作。
  • 常用方法：get()、set()、getAndSet()、compareAndSet()、incrementAndGet()、decrementAndGet() 等。
• AtomicLong：
  • 用于对 long 类型进行原子操作。
  • 常用方法与 AtomicInteger 类似。
• AtomicBoolean：
  • 用于对 boolean 类型进行原子操作。
  • 常用方法：get()、set()、compareAndSet() 等。

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2. 引用类型原子类

• AtomicReference<V>：
  • 用于对引用类型进行原子操作。
  • 常用方法：get()、set()、compareAndSet() 等。
• AtomicStampedReference<V>：
  • 在 AtomicReference 的基础上增加了版本号（Stamp），用于解决 ABA 问题。
  • 常用方法：getReference()、getStamp()、compareAndSet() 等。
  • 示例代码：

    AtomicStampedReference<String> atomicStampedRef = new AtomicStampedReference<>("Initial Value", 0);
    int[] stampHolder = new int[1];
    String value = atomicStampedRef.get(stampHolder); // 获取值和版本号
    atomicStampedRef.compareAndSet(value, "New Value", stampHolder[0], stampHolder[0] + 1); // 原子更新
    System.out.println(atomicStampedRef.getReference()); // 输出 "New Value"

• AtomicMarkableReference<V>：
  • 在 AtomicReference 的基础上增加了一个布尔标记（Mark），用于解决 ABA 问题。
  • 常用方法：getReference()、isMarked()、compareAndSet() 等。
  • 示例代码：

    AtomicMarkableReference<String> atomicMarkableRef = new AtomicMarkableReference<>("Initial Value", false);
    boolean[] markHolder = new boolean[1];
    String value = atomicMarkableRef.get(markHolder); // 获取值和标记
    atomicMarkableRef.compareAndSet(value, "New Value", markHolder[0], true); // 原子更新
    System.out.println(atomicMarkableRef.getReference()); // 输出 "New Value"

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3. 数组类型原子类

• AtomicIntegerArray：
  • 用于对 int 数组进行原子操作。
  • 常用方法：get()、set()、compareAndSet() 等。
• AtomicLongArray：
  • 用于对 long 数组进行原子操作。
  • 常用方法与 AtomicIntegerArray 类似。
• AtomicReferenceArray<E>：
  • 用于对引用类型数组进行原子操作。
  • 常用方法：get()、set()、compareAndSet() 等。

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4. 字段更新器

• AtomicIntegerFieldUpdater<T>：
  • 用于对类的 volatile int 字段进行原子更新。
  • 常用方法：get()、set()、compareAndSet() 等。
  • 示例代码：

    class Counter {
        volatile int count;
    }
    
    Counter counter = new Counter();
    AtomicIntegerFieldUpdater<Counter> updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Counter.class, "count");
    updater.incrementAndGet(counter); // 原子递增
    System.out.println(counter.count); // 输出 1

• AtomicLongFieldUpdater<T>：
  • 用于对类的 volatile long 字段进行原子更新。
  • 常用方法与 AtomicIntegerFieldUpdater 类似。
  • 示例代码：

    class Counter {
        volatile long count;
    }
    
    Counter counter = new Counter();
    AtomicLongFieldUpdater<Counter> updater = AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(Counter.class, "count");
    updater.addAndGet(counter, 10); // 原子增加
    System.out.println(counter.count); // 输出 10

• AtomicReferenceFieldUpdater<T, V>：
  • 用于对类的 volatile 引用字段进行原子更新。
  • 常用方法：get()、set()、compareAndSet() 等。
  • 示例代码：

    class Container {
        volatile String value;
    }
    
    Container container = new Container();
    AtomicReferenceFieldUpdater<Container, String> updater = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater(Container.class, String.class, "value");
    updater.compareAndSet(container, null, "New Value"); // 原子更新
    System.out.println(container.value); // 输出 "New Value"

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5. 总结

• 基本类型原子类：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean，用于对基本类型进行原子操作。
• 引用类型原子类：AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference，用于对引用类型进行原子操作，并解决 ABA 问题。
• 数组类型原子类：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray，用于对数组进行原子操作。
• 字段更新器：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater，用于对类的字段进行原子更新。

这些原子类通过 CAS 操作实现了高效的无锁并发控制，适合在高并发场景下使用。