for 循环的每个循环都是原子操作吗？

Question

下面AtomicBigInteger实现的incrementAndGet方法是不是原子操作？ 我特别想知道for (; ; ) 部分。 JVM 是否以某种方式保证 for 循环中的每个循环都是原子执行的？

public final class AtomicBigInteger {

    private final AtomicReference<BigInteger> valueHolder = new AtomicReference<>();

    public AtomicBigInteger(BigInteger bigInteger) {
        valueHolder.set(bigInteger);
    }

    public BigInteger incrementAndGet() {
        for (; ; ) {
            BigInteger current = valueHolder.get();
            BigInteger next = current.add(BigInteger.ONE);
            if (valueHolder.compareAndSet(current, next)) {
                return next;
            }
        }
    }
}

我从这里得到这个代码： Possible to safely increment BigInteger in a thread safe way, perhaps with AtomicReference, w/o locking? 但是，此实现正在流行，您可以在互联网上的许多不同地方找到它。

Answer 1

不，它不是原子的，但是如果另一个线程修改了 AtomicReference，那么 compareAndSet 调用将失败，它将再次循环，获取值，增加它，然后尝试再次设置它。迟早（可能）它会成功，并将 AtomicReference 持有的 BigInteger 更新为下一个数字。

Answer 2

您的类中的方法incrementAndGet 将不是原子的。原因如下。

Atomic* 类使用 volatile 值引用。这些值的内存偏移量也保存在实例中，它们能够在循环中获取-增量-比较-设置 直到当前线程能够一次性完成所有操作（即，中间没有另一个线程执行增量）。

这对于这些Atomic* 来说是可能的，正如我所见，由于内在的“受信任”类对Unsafe 实现的访问。 Unsafe 实现具有使用 native 函数以原子方式比较和设置的方法。

在您提到的情况下，我们将不得不使用synchronized 块，其等效的基于Lock 的实现，或者仅使用AtomicReference 中的方法。像这样：

public class AtomicBigInteger{
    private final AtomicReference<BigInteger> valueHolder = new AtomicReference<>();

    public AtomicBigInteger(BigInteger bigInteger) {
        valueHolder.set(bigInteger);
    }

    public BigInteger incrementAndGet() {
        return valueHolder.updateAndGet( bigInt -> bigInt.add( BigInteger.ONE ) );
    } 
}

但是，由于我们正在处理BigInteger，因此也必须审查此实现，因为AtomicReference.updateAndGet(..) 可能必须执行的迭代次数可能很大，因为BigInteger.add( BigInteger ) 涉及很多步骤，不像添加两个ints。