Что такое атомарные типы данных и для чего они нужны?

Атомарные типы данных в Java — это классы из пакета java.util.concurrent.atomic, предоставляющие потокобезопасные операции над одиночными переменными без использования явных блокировок. Они основаны на механизме сравнения и замены (Compare-And-Swap, CAS).

Преимущества:

• Производительность: Зачастую более производительны по сравнению с использованием synchronized для простых операций над одиночными переменными, так как не требуют накладных расходов на блокировку и разблокировку.
• Неблокирующий характер: Операции не блокируют потоки, что улучшает масштабируемость в многопоточных приложениях.
• Потокобезопасность: Гарантируют, что изменения переменной видны всем потокам корректно и без проблем с видимостью или атомарностью.

Примеры атомарных типов:

• AtomicInteger
• AtomicLong
• AtomicBoolean
• AtomicReference (для объектов)

Основной метод для выполнения атомарных операций — compareAndSet(expectedValue, newValue). Он атомарно устанавливает значение переменной в newValue, только если текущее значение равно expectedValue. Возвращает true при успешном выполнении.

Пример использования AtomicInteger:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class AtomicCounter {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet(); // Атомарное инкрементирование
    }

    public int getCount() {
        return count.get(); // Чтение текущего значения
    }

    public boolean compareAndIncrement(int expected, int newValue) {
        return count.compareAndSet(expected, newValue); // Атомарное сравнение и замена
    }
}

Необходимы для реализации потокобезопасных счетчиков, уникальных идентификаторов, атомарной модификации состояний объектов и других сценариев, где требуется потокобезопасная работа с одиночными переменными без явных блокировок.