Java 5 線程新特性：Atomic 原子變量與線程安全陷阱

原子變量核心價值

java.util.concurrent.atomic 提供無鎖線程安全操作：

• 基本類型：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean、AtomicReference
• 數組類型：AtomicIntegerArray 等
• 字段更新器：AtomicIntegerFieldUpdater 等
• 累加器：LongAdder (Java 8) 高並發優於 AtomicLong

核心方法：getAndIncrement()、addAndGet(delta)、compareAndSet(expect, update) (CAS)。

錯誤案例：原子變量不等於程序線程安全

class MyRunnable implements Runnable {
    private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);
    private String name; private int x;
    MyRunnable(String name, int x) { this.name = name; this.x = x; }
    public void run() {
        System.out.println(name + "執行了" + x + "，當前余額：" + aLong.addAndGet(x));
    }
}
// 多線程運行，最終餘額可能不等於 10000 + 2000+3600+2700+600+1300+800 = 21000

多次運行結果不一，最終餘額可能 21000、15600、18300 等。原因：addAndGet 單操作原子，但 System.out.println 非原子，多線程交替導致讀取值不一致。

正確做法：原子變量 + 鎖保護業務邏輯

class MyRunnable implements Runnable {
    private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);
    private String name; private int x; private Lock lock;
    MyRunnable(String name, int x, Lock lock) { 
        this.name = name; this.x = x; this.lock = lock; 
    }
    public void run() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(name + "執行了" + x + "，當前余額：" + aLong.addAndGet(x));
        } finally { lock.unlock(); }
    }
}
// 多次運行最終餘額恆為 21000

關鍵認知總結

1. 原子變量只保證單個變量操作原子性，不保證復合邏輯原子性
2. 業務不變量需額外同步：如轉賬需「扣款+入賬」原子，單靠 Atomic 不夠
3. 高並發計數器：Java 8+ 首選 LongAdder，分段累加極大減少 CAS 競爭
4. CAS 循環：compareAndSet 失敗需重試，極高爭用下性能下降

適用場景對比

出處：https://lavasoft.blog.51cto.com/62575/222541