Java中的AtomicReferenceArray compareAndExchangeRelease() 方法及示例

在多线程编程中，原子操作（Atomic Operations）至关重要。Java中提供了一系列的原子类，如 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 等。在本文中，我们将介绍 AtomicReferenceArray 类中的 compareAndExchangeRelease() 方法并提供一个示例。

AtomicReferenceArray类

AtomicReferenceArray 类是一个原子化的数组。它提供了原子化的访问和修改数组元素的方法。可以通过以下方式创建一个 AtomicReferenceArray 对象：

AtomicReferenceArray<Integer> atomicArray = new AtomicReferenceArray<>(10);

上面的代码创建了一个长度为10，元素类型为 Integer 的原子化数组。

compareAndExchangeRelease() 方法

compareAndExchangeRelease(int index, E expect, E update) 方法是 AtomicReferenceArray 类中的一个原子方法。它用于比较指定下标的元素和期望值是否相等，如果相等，则将元素的值设为新的值。该方法使用 Release 内存语义，即在写入新的值之前会先将之前的变量缓存在 CPU 当中，然后再写入新的值，使得其他线程能够看到写之前的变量值，并且写入新值之后也立即变得可见。

方法签名如下：

public final boolean compareAndExchangeRelease(int index, E expect, E update)

其中，

• index：指定元素的下标；
• expect：期望值；
• update：新的值。

方法返回值为 boolean 类型，表示是否更新成功。

示例

以下是一个使用 AtomicReferenceArray 类中 compareAndExchangeRelease() 方法的示例。假设有一个银行账户数组，每个账户拥有一个账户余额。我们需要在多线程并发的情况下，对银行账户数组中的某个账户进行操作，保证线程安全。

public class Bank {

    private AtomicReferenceArray<Double> accounts;

    public Bank(int n, double initialBalance) {
        accounts = new AtomicReferenceArray<>(n);
        for (int i = 0; i < accounts.length(); i++) {
            accounts.set(i, initialBalance);
        }
    }

    public void transfer(int from, int to, double amount) {
        while (true) {
            double fromBalance = accounts.get(from);
            if (fromBalance < amount) {
                return;
            }
            if (accounts.compareAndExchangeRelease(from, fromBalance, fromBalance - amount)) {
                accounts.compareAndExchangeRelease(to, accounts.get(to), accounts.get(to) + amount);
                return;
            }
        }
    }
}

在上面的代码中，Bank 类有一个 AtomicReferenceArray 类型的 accounts 数组，保存了每个账户的账户余额。transfer() 方法通过调用 compareAndExchangeRelease() 方法来实现两个账户之间的转账。

在转账过程中，需要首先检查 from 账户的余额是否充足，如果余额不足，则退出方法。如果余额充足，则使用 compareAndExchangeRelease() 方法将 from 账户的余额减去 amount，将 to 账户的余额加上 amount。同时，需要对 from 账户和 to 账户分别使用 compareAndExchangeRelease() 方法进行更新，保证在并发情况下线程安全。

参考文献

• Java AtomicReferenceArray compareAndExchangeRelease() method