Java多线程：AtomicIntegerArray 原子更新数组类
前言
原子更新数组类顾名思义，通过原子的方式更新数组里的某个元素，Atomic包提供了以下三个类：
AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。
AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元素。
AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组里的元素。
以上3个类提供的方法几乎一模一样，以 AtomicIntegerArray 类为例，它主要是提供原子的方式更新数组里的整型，其常用方法如下：
// 创建给定长度的新 AtomicIntegerArray。
AtomicIntegerArray(int length)
// 创建与给定数组具有相同长度的新 AtomicIntegerArray，并从给定数组复制其所有元素。
AtomicIntegerArray(int[] array)
/**
* 返回值与函数名字相关，比如get在前就返回原始值再进行加减设置等操作，get在后则先进行操作再返回更新后的值
* */
// 以原子方式将给定值添加到索引 i (从0开始)的元素。
int addAndGet(int i, int delta)
// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。
boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
// 以原子方式将索引 i 的元素减1。
int decrementAndGet(int i)
// 获取位置 i 的当前值。
int get(int i)
// 以原子方式将给定值与索引 i 的元素相加。
int getAndAdd(int i, int delta)
// 以原子方式将索引 i 的元素减 1。
int getAndDecrement(int i)
// 以原子方式将索引 i 的元素加 1。
int getAndIncrement(int i)
// 以原子方式将位置 i 的元素设置为给定值，并返回旧值。
int getAndSet(int i, int newValue)
// 以原子方式将索引 i 的元素加1。
int incrementAndGet(int i)
// 最终将位置 i 的元素设置为给定值。
void lazySet(int i, int newValue)
// 返回该数组的长度。
int length()
// 将位置 i 的元素设置为给定值。
void set(int i, int newValue)
// 返回数组当前值的字符串表示形式。
String toString()
// 如果位置 i 的元素当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。
boolean weakCompareAndSet(int i, int expect, int update)
AtomicIntegerArray 的使用例子：
1 import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;
2
3 public class Demo
4 {
5 static AtomicIntegerArray atom = new AtomicIntegerArray(a);
6 public static void main(String[] agrs)
7 {
8 int[] a = {1, 2, 3, 4, 5};
9
10 System.out.println("原始数组：" + atom);
11
12 System.out.println("调用addAndGet(1, 9)方法返回值：" + atom.addAndGet(1, 9));
13 System.out.println("调用后数组为：" + atom);
14
15 System.out.println("调用getAndDecrement(2)方法返回值：" + atom.getAndDecrement(2));
16 System.out.println("调用后数组为：" + atom);
17
18 System.out.println("调用incrementAndGet(3)方法返回值：" + atom.incrementAndGet(3));
19 System.out.println("调用后数组为：" + atom);
20
21 System.out.println("调用compareAndSet(4, 5, 100)方法返回值：" + atom.compareAndSet(4, 5, 100));
22 System.out.println("调用后数组为：" + atom);
23 }
24 }打印结果为：
原始数组：[1, 2, 3, 4, 5]
调用addAndGet(1, 9)方法返回值：11
调用后数组为：[1, 11, 3, 4, 5]
调用getAndDecrement(2)方法返回值：3
调用后数组为：[1, 11, 2, 4, 5]
调用incrementAndGet(3)方法返回值：5
调用后数组为：[1, 11, 2, 5, 5]
调用compareAndSet(4, 5, 100)方法返回值：tr
调用后数组为：[1, 11, 2, 5, 100]
AtomicIntegerArray类需要注意的是，数组value通过构造方法传递进去，然后AtomicIntegerArray会将当前数组复制一份，所以当AtomicIntegerArray对内部的数组元素进行修改时，不会影响到传入的数组。
源码如下：
1 /**
2 * Creates a new AtomicLongArray of the given length, with all
3 * elements initially zero.
4 *
5 * @param length the length of the array
6 */
7 public AtomicLongArray(int length) {
8 array = new long[length];
9 }
10
11 /**
12 * Creates a new AtomicLongArray with the same length as, and
13 * all elements copied from, the given array.
14 *
15 * @param array the array to copy elements from
16 * @throws NullPointerException if array is null
17 */
18 public AtomicLongArray(long[] array) {
19 // Visibility guaranteed by final field guarantees
20 this.array = array.clone();
21 }
那这个类是如何做到原子性操作的呢？我们可以通过底层代码来看一下
下面仅以incrementAndGet()为例，对AtomicInteger的原理进行说明。
1 public final int incrementAndGet(int i) {
2 return addAndGet(i, 1);
3 }
4 public int addAndGet(int i, int delta) {
5 // 检查数组是否越界
6 int offset = checkedByteOffset(i);
7 while (true) {
8 // 获取int型数组的索引 offset 的原始值
9 int current = getRaw(offset);
10 // 修改int型值
11 int next = current + delta;
12 // 通过CAS更新int型数组的索引 offset的值。
13 if (compareAndSetRaw(offset, current, next))
14 return next;
15 }
16 }incrementAndGet() 其实调用了 addAndGet() 方法，指定相加的数为1。在循环中，获取下表为 i 的元素的当前值，通过compareAndSet() 方法与下标为 i的元素的原始值进行对比，如果相同则进行更新，否则循环再执行一遍。
其中 getRaw() 和compareAndSet()方法都是调用了 Unsafe 类中的方法
private int getRaw(int offset) {
return unsafe.getIntVolatile(array, offset);
}
private boolean compareAndSetRaw(int offset, int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(array, offset, expect, update);
}
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();Unsafe 这个类提供了硬件级别的原子操作，因为Java不能直接访问操作系统的底层，而只能通过本地方法(native)来访问，Unsafe类中就提供了一些这样的本地方法。这些方法可以直接定位对象某字段的内存位置，也可对它进行修改。上面两个方法就是这样的。
