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

public class TestThread {

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      ItemQueue itemQueue = new ItemQueue(10);

      //Create a producer and a consumer.
      Thread producer = new Producer(itemQueue);
      Thread consumer = new Consumer(itemQueue);

      //Start both threads.
      producer.start();
      consumer.start();

      //Wait for both threads to terminate.
      producer.join();
      consumer.join();
   }

   static class ItemQueue {
      private Object[] items = null;
      private int current = 0;
      private int placeIndex = 0;
      private int removeIndex = 0;

      private final Lock lock;
      private final Condition isEmpty;
      private final Condition isFull;

      public ItemQueue(int capacity) {
         this.items = new Object[capacity];
         lock = new ReentrantLock();
         isEmpty = lock.newCondition();
         isFull = lock.newCondition();
      }

      public void add(Object item) throws InterruptedException {
         lock.lock();

         while(current >= items.length)
            isFull.await();

         items[placeIndex] = item;
         placeIndex = (placeIndex + 1) % items.length;
         ++current;

         //Notify the consumer that there is data available.
         isEmpty.signal();
         lock.unlock();
      }

      public Object remove() throws InterruptedException {
         Object item = null;

         lock.lock();

         while(current <= 0) {
            isEmpty.await();
         }
         item = items[removeIndex];
         removeIndex = (removeIndex + 1) % items.length;
         --current;

         //Notify the producer that there is space available.
         isFull.signal();
         lock.unlock();

         return item;
      }

      public boolean isEmpty() {
         return (items.length == 0);
      }
   }

   static class Producer extends Thread {
      private final ItemQueue queue;
      
      public Producer(ItemQueue queue) {
         this.queue = queue;
      }

      @Override
      public void run() {
         String[] numbers =
            {"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "11", "12"};

         try {
            
            for(String number: numbers) {
               System.out.println("[Producer]: " + number);
            }
            queue.add(null);
         } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
         } 
      }
   }

   static class Consumer extends Thread {
      private final ItemQueue queue;
      
      public Consumer(ItemQueue queue) {
         this.queue = queue;
      }

      @Override
      public void run() {
         
         try {
            
            do {
               Object number = queue.remove();
               System.out.println("[Consumer]: " + number);

               if(number == null) {
                  return;
               }
            } while(!queue.isEmpty());
         } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
         }
      }
   }
}

Это даст следующий результат.

Выход

[Producer]: 1
[Producer]: 2
[Producer]: 3
[Producer]: 4
[Producer]: 5
[Producer]: 6
[Producer]: 7
[Producer]: 8
[Producer]: 9
[Producer]: 10
[Producer]: 11
[Producer]: 12
[Consumer]: null

Параллелизм Java — класс AtomicInteger

Класс java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger предоставляет операции с базовым значением int, которые могут быть прочитаны и записаны атомарно, а также содержит расширенные атомарные операции. AtomicInteger поддерживает атомарные операции с базовой переменной int. У него есть методы get и set, которые работают как чтение и запись по переменным переменным. То есть набор имеет отношение «происходит до» с любым последующим получением той же переменной. У атомарного метода compareAndSet также есть эти особенности согласованности памяти.

Методы AtomicInteger

Ниже приведен список важных методов, доступных в классе AtomicInteger.

public int addAndGet (int delta)

Атомно добавляет данное значение к текущему значению.

public boolean compareAndSet (ожидаемое int, обновление int)

Атомно устанавливает значение для данного обновленного значения, если текущее значение совпадает с ожидаемым значением.

public int decmentAndGet ()

Атомно уменьшает на единицу текущее значение.

public double doubleValue ()

Возвращает значение указанного числа в виде двойного числа.

публичный float floatValue ()

Возвращает значение указанного числа в виде числа с плавающей запятой.

public int get ()

Получает текущее значение.

public int getAndAdd (int delta)

Atomiclly добавляет данное значение к текущему значению.

public int getAndDecrement ()

Атомно уменьшает на единицу текущее значение.

public int getAndIncrement ()

Атомно увеличивает на единицу текущее значение.

public int getAndSet (int newValue)

Атомно устанавливает заданное значение и возвращает старое значение.

public int incrementAndGet ()

Атомно увеличивает на единицу текущее значение.

public int intValue ()

Возвращает значение указанного числа в виде целого числа.

public void lazySet (int newValue)

В конце концов устанавливается на заданное значение.

public long longValue ()

Возвращает значение указанного числа в виде long.

открытый набор void (int newValue)

Устанавливается на заданное значение.

public String toString ()

Возвращает строковое представление текущего значения.

public boolean weakCompareAndSet (ожидаемое, обновление int)

Атомно устанавливает значение для данного обновленного значения, если текущее значение совпадает с ожидаемым значением.

пример

Следующая программа TestThread показывает небезопасную реализацию счетчика в среде на основе потоков.

Live Demo

public class TestThread {

   static class Counter {
      private int c = 0;

      public void increment() {
         c++;
      }

      public int value() {
         return c;
      }
   }
   
   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {
      final Counter counter = new Counter();
      
      //1000 threads
      for(int i = 0; i < 1000 ; i++) {
         
         new Thread(new Runnable() {
            
            public void run() {
               counter.increment();
            }
         }).start(); 
      }  
      Thread.sleep(6000);
      System.out.println("Final number (should be 1000): " + counter.value());
   }  
}

Final number (should be 1000): 1000

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class TestThread {

   static class Counter {
      private AtomicInteger c = new AtomicInteger(0);

      public void increment() {
         c.getAndIncrement();
      }

      public int value() {
         return c.get();
      }
   }
   
   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {
      final Counter counter = new Counter();
      
      //1000 threads
      for(int i = 0; i < 1000 ; i++) {

         new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
               counter.increment();
            }
         }).start(); 
      }  
      Thread.sleep(6000);
      System.out.println("Final number (should be 1000): " + counter.value());
   }
}

Final number (should be 1000): 1000

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class TestThread {

   static class Counter {
      private AtomicLong c = new AtomicLong(0);

      public void increment() {
         c.getAndIncrement();
      }

      public long value() {
         return c.get();
      }
   }

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {
      final Counter counter = new Counter();
      
      //1000 threads
      for(int i = 0; i < 1000 ; i++) {
         
         new Thread(new Runnable() {
            
            public void run() {
               counter.increment();
            }
         }).start();	
      }
      Thread.sleep(6000);			   		  
      System.out.println("Final number (should be 1000): " + counter.value());
   }
}

Final number (should be 1000): 1000

import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

public class TestThread {

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {
      final AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);

      new Thread("Thread 1") {

         public void run() {

            while(true) {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                  +" Waiting for Thread 2 to set Atomic variable to true. Current value is "
                  + atomicBoolean.get());

               if(atomicBoolean.compareAndSet(true, false)) {
                  System.out.println("Done!");
                  break;
               }
            }
         };
      }.start();

      new Thread("Thread 2") {

         public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
               ", Atomic Variable: " +atomicBoolean.get()); 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
               " is setting the variable to true ");
            atomicBoolean.set(true);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
               ", Atomic Variable: " +atomicBoolean.get()); 
         };
      }.start();
   }
}

Thread 1 Waiting for Thread 2 to set Atomic variable to true. Current value is false
Thread 1 Waiting for Thread 2 to set Atomic variable to true. Current value is false
Thread 1 Waiting for Thread 2 to set Atomic variable to true. Current value is false
Thread 2, Atomic Variable: false
Thread 1 Waiting for Thread 2 to set Atomic variable to true. Current value is false
Thread 2 is setting the variable to true
Thread 2, Atomic Variable: true
Thread 1 Waiting for Thread 2 to set Atomic variable to true. Current value is false
Done!

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class TestThread {
   private static String message = "hello";
   private static AtomicReference<String> atomicReference;

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {
      atomicReference = new AtomicReference<String>(message);
      
      new Thread("Thread 1") {
         
         public void run() {
            atomicReference.compareAndSet(message, "Thread 1");
            message = message.concat("-Thread 1!");
         };
      }.start();

      System.out.println("Message is: " + message);
      System.out.println("Atomic Reference of Message is: " + atomicReference.get());
   }
}

Message is: hello
Atomic Reference of Message is: Thread 1

import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;

public class TestThread {
   private static AtomicIntegerArray atomicIntegerArray = new AtomicIntegerArray(10);

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {
      
      for (int i = 0; i<atomicIntegerArray.length(); i++) {
         atomicIntegerArray.set(i, 1);
      }

      Thread t1 = new Thread(new Increment());
      Thread t2 = new Thread(new Compare());
      t1.start();
      t2.start();

      t1.join();
      t2.join();

      System.out.println("Values: ");

      for (int i = 0; i<atomicIntegerArray.length(); i++) {
         System.out.print(atomicIntegerArray.get(i) + " ");
      }
   }

   static class Increment implements Runnable {

      public void run() {

         for(int i = 0; i<atomicIntegerArray.length(); i++) {
            int add = atomicIntegerArray.incrementAndGet(i);
            System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() 
               + ", index " +i + ", value: "+ add);
         }
      }
   }

   static class Compare implements Runnable {

      public void run() {

         for(int i = 0; i<atomicIntegerArray.length(); i++) {
            boolean swapped = atomicIntegerArray.compareAndSet(i, 2, 3);
            
            if(swapped) {
               System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId()
                  + ", index " +i + ", value: 3");
            }
         }
      }
   }
}

Thread 10, index 0, value: 2
Thread 10, index 1, value: 2
Thread 10, index 2, value: 2
Thread 11, index 0, value: 3
Thread 10, index 3, value: 2
Thread 11, index 1, value: 3
Thread 11, index 2, value: 3
Thread 10, index 4, value: 2
Thread 11, index 3, value: 3
Thread 10, index 5, value: 2
Thread 10, index 6, value: 2
Thread 11, index 4, value: 3
Thread 10, index 7, value: 2
Thread 11, index 5, value: 3
Thread 10, index 8, value: 2
Thread 11, index 6, value: 3
Thread 10, index 9, value: 2
Thread 11, index 7, value: 3
Thread 11, index 8, value: 3
Thread 11, index 9, value: 3
Values:
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLongArray;

public class TestThread {
   private static AtomicLongArray atomicLongArray = new AtomicLongArray(10);

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException {

      for (int i = 0; i<atomicLongArray.length(); i++) {
         atomicLongArray.set(i, 1);
      }

      Thread t1 = new Thread(new Increment());
      Thread t2 = new Thread(new Compare());
      t1.start();
      t2.start();

      t1.join();
      t2.join();

      System.out.println("Values: ");
      
      for (int i = 0; i<atomicLongArray.length(); i++) {
         System.out.print(atomicLongArray.get(i) + " ");
      }
   }  

   static class Increment implements Runnable {

      public void run() {

         for(int i = 0; i<atomicLongArray.length(); i++) {
            long add = atomicLongArray.incrementAndGet(i);
            System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() 
               + ", index " +i + ", value: "+ add);
         }
      }
   }

   static class Compare implements Runnable {

      public void run() {

         for(int i = 0; i<atomicLongArray.length(); i++) {
            boolean swapped = atomicLongArray.compareAndSet(i, 2, 3);
            
            if(swapped) {
               System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId()
                  + ", index " +i + ", value: 3");
            }
         }
      }
   }
}