聊聊高并发（十八）理解AtomicXXX.lazySet方法

看过java.util.concurrent.atomic包里面各个AtomicXXX类实现的同学应该见过lazySet方法，比如AtomicBoolean类的lazySet方法

public final void lazySet(boolean newValue) {
        int v = newValue ? 1 : 0;
        unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, v);
    }

它的底层实现调用了Unsafe的putOrderedInt方法，来看看putOrderedXXX方法的JavaDoc

它的意思是putOrderedXXX方法是putXXXVolatile方法的延迟实现，不保证值的改变被其他线程立即看到

<span><span><span style="font-family:Calibri;font-size:12px;"> /***
   * Sets the value of the integer field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.  This is an ordered or lazy
   * version of <code>putIntVolatile(Object,long,int)</code>, which
   * doesn't guarantee the immediate visibility of the change to other
   * threads.  It is only really useful where the integer field is
   * <code>volatile</code>, and is thus expected to change unexpectedly.
   * 设置obj对象中offset偏移地址对应的整型field的值为指定值。这是一个有序或者
   * 有延迟的<code>putIntVolatile</cdoe>方法，并且不保证值的改变被其他线程立
   * 即看到。只有在field被<code>volatile</code>修饰并且期望被意外修改的时候
   * 使用才有用。
   *
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的对象
   * @param offset the offset of the integer field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中整型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *      field将被设置的新值
   * @see #putIntVolatile(Object,long,int)
   */</span></span></span>
<span><span><span style="font-family:Calibri;font-size:12px;"> public native void putOrderedInt(Object obj, long offset, int value);</span></span></span>

理解volatile底层实现的同学知道，volatile的实现最终是加了内存屏障，

1. 保证写volatile变量会强制把CPU写缓存区的数据刷新到内存

2. 读volatile变量时，使缓存失效，强制从内存中读取最新的值

3. 由于内存屏障的存在，volatile变量还能阻止重排序

所以volatile变量的修改可以立刻让所有的线程可见，保证了可见性。而不加volatile变量的字段，JMM不保证普通变量的修改立刻被所有的线程可见。所以lazySet说白了就是以普通变量的方式来写变量。

// 对flagA的修改对所有线程立刻可见
volatile boolean flagA;
// 对flagB的修改不能立刻被其他线程可见
boolean flagB;

那么为什么需要lazySet方法呢？其实它是一种低级别的优化手段，对上层调用者来说，其实很少用到。下面说说用lazySet的一个场景。

在这篇 聊聊高并发（十六）实现一个简单的可重入锁 中我们实现了一个可重入锁，里面共享变量用了volatile变量，来保证对共享变量的修改对其他线程可见。

但是事实上，这里完全可以不用volatile变量来修饰这些共享状态，

1. 因为访问共享状态之前先要获得锁, Lock.lock()方法能够获得锁，而获得锁的操作和volatile变量的读操作一样，会强制使CPU缓存失效，强制从内存读取变量。

2. Lock.unlock()方法释放锁时，和写volatile变量一样，会强制刷新CPU写缓冲区，把缓存数据写到主内存

底层也是通过加内存屏障实现的。

package com.zc.lock;  

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  

/**
 * 简单的可重入锁实现，使用一个计数器记录当前线程重入锁的次数，获得锁时计数器加1，释放锁时计数器减1，当计数器等于0时表示释放了锁
 * **/
public class SimpleReentrantLock implements Lock{  

    // 指向已经获得锁的线程
    private volatile Thread exclusiveOwnerThread;  

    // 记录获取了同一个锁的次数
    private volatile int holdCount;  

    private final java.util.concurrent.locks.Lock lock;  

    // 是否是自己获得锁的条件
    private final Condition isCountZero;  

    public SimpleReentrantLock(){
        lock = new ReentrantLock();
        isCountZero = lock.newCondition();
        holdCount = 0;
    }  

    @Override
    public void lock() {
        lock.lock();
        try{
            // 当前线程的引用
            Thread currentThread = Thread.currentThread();
            // 如果获得锁的线程是自己，那么计数器加1，直接返回
            if(exclusiveOwnerThread == currentThread){
                holdCount ++;
                return;
            }  

            while(holdCount != 0){
                try {
                    isCountZero.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException("Interrupted");
                }
            }
            // 将exclusiveOwnerThread设置为自己
            exclusiveOwnerThread = currentThread;
            holdCount ++;
        }finally{
            lock.unlock();
        }
    }  

而lazySet()的用法和上面的优化是一个道理，就是在不需要让共享变量的修改立刻让其他线程可见的时候，以设置普通变量的方式来修改共享状态，可以减少不必要的内存屏障，从而提高程序执行的效率。

下面的例子来自StackOverflow上的一个提问，说的也是类似的意思，就是优化不必要的volatile操作。被墙的同学看不到，可以看截图。