AtomicInteger通过CAS机制实现线程安全的整数操作，避免synchronized开销，适用于高并发计数、状态控制等场景，典型方法包括incrementAndGet、compareAndSet等，配合volatile与Unsafe类保证原子性，常用于请求计数、限流控制和状态标记，但高竞争下可能因自旋导致性能下降，极端场景可考虑LongAdder替代。
在多线程编程中，保证变量的线程安全是一个核心问题。Java 提供了多种方式来实现线程安全，其中 AtomicInteger 是 java.util.concurrent.atomic 包中的一个常用类，它通过底层的 CAS（Compare-And-Swap）机制实现对整数的原子操作，避免使用 synchronized 关键字带来的性能开销。
AtomicInteger 的基本原理
AtomicInteger 利用 CPU 提供的原子指令（如 CAS）来确保对整型变量的操作是线程安全的。它内部维护一个 volatile 修饰的 int 值，配合 Unsafe 类或 VarHandle 实现高效的原子更新。
常见的原子操作包括：
- get()：获取当前值
- set(int newValue)：设置新值
- incrementAndGet()：自增并返回新值（等价于 ++i）
- decrementAndGet()：自减并返回新值
- getAndIncrement()：先返回再自增（等价于 i++）
- compareAndSet(expect, update)：如果当前值等于 expect，则更新为 update，返回 true；否则返回 false
典型应用场景与使用技巧
AtomicInteger 特别适用于高并发环境下需要频繁修改计数器、状态标志等场景。
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1. 高并发计数器在日志统计、请求计数、限流控制等场景中，使用 AtomicInteger 替代普通 int 可以避免加锁。
示例代码：
private static AtomicInteger requestCount = new AtomicInteger(0);
public void handleRequest() {
requestCount.incrementAndGet(); // 线程安全的自增
// 处理请求逻辑...
}
2. 实现简单的限流或信号量
利用 compareAndSet 方法可以实现轻量级的并发控制。
例如限制最多允许 5 个线程同时执行某段代码：
private static AtomicInteger activeThreads = new AtomicInteger(0);
public boolean tryEnter() {
int current;
do {
current = activeThreads.get();
if (current >= 5) return false; // 已达上限
} while (!activeThreads.compareAndSet(current, current + 1));
return true;
}
public void leave() {
activeThreads.decrementAndGet();
}
3. 状态标记与一次性初始化
用 AtomicInteger 表示状态机的状态转换，比如初始化状态、运行中、已关闭等。
private static AtomicInteger state = new AtomicInteger(0); // 0:未初始化, 1:初始化中, 2:已完成
public void init() {
if (state.compareAndSet(0, 1)) {
// 执行初始化逻辑
// ...
state.set(2);
}
}
使用注意事项与性能建议
虽然 AtomicInteger 性能优于 synchronized，但在极端高竞争场景下仍可能因 CAS 失败重试过多而影响效率。
- CAS 操作在冲突频繁时会不断重试，可能导致“自旋”开销
- 适合读多写少或中等并发的场景，极高并发可考虑 LongAdder
- 不要用于替代锁处理复杂临界区逻辑，仅用于简单变量操作
- 注意 getAndSet 和 compareAndSet 的语义差异，合理选择方法
基本上就这些。AtomicInteger 是 Java 并发编程中最基础也最实用的工具之一，掌握其原理和常见用法，能有效提升程序的并发性能和安全性。不复杂但容易忽略细节，建议结合实际业务场景灵活运用。
