Java volatile 引用与 AtomicReference

Question

如果我只使用来自AtomicReference 的get() 和set() 方法，volatile 对象引用和AtomicReference 之间有什么区别吗？

Answer 1

简短的回答是：不。

来自java.util.concurrent.atomic 包文档。引用：

atomics 的访问和更新的记忆效应一般遵循 volatile 的规则：

• get 具有读取 volatile 变量的记忆效应。
• set 具有写入（分配）volatile 变量的记忆效应。

顺便说一句，那个文档非常好，所有的东西都解释了。

---

AtomicReference::lazySet 是一种较新的 (Java 6+) 操作，其语义无法通过 volatile 变量实现。请参阅this post 了解更多信息。

Answer 2

不，没有。

AtomicReference 提供的额外功能是 compareAndSet() 方法和朋友。如果您不需要这些方法，可变引用提供与 AtomicReference.set() 和 .get() 相同的语义。

Answer 3

有几个区别和权衡：

1. 使用 AtomicReference get/set 具有与 volatile 字段相同的 JMM 语义（如 javadoc 所述），但 AtomicReference 是引用的包装器，因此任何对该字段的访问都涉及进一步的指针追逐。

2. 内存占用成倍增加（假设是压缩的 OOP 环境，大多数 VM 都是如此）：

   • 易失性参考 = 4b
   • AtomicReference = 4b + 16b (12b object header + 4b ref field)

3. AtomicReference 提供了比 volatile 引用更丰富的 API。您可以使用AtomicFieldUpdater 或使用Java 9 的VarHandle 重新获得易失性引用的API。如果您喜欢用剪刀跑步，也可以直接联系sun.misc.Unsafe。 AtomicReference 本身是使用Unsafe 实现的。

那么，什么时候最好选择一个而不是另一个：

• 只需要获取/设置？坚持使用易变字段、最简单的解决方案和最低的开销。
• 需要额外的功能吗？如果这是代码的性能（速度/内存开销）敏感部分，请在 AtomicReference/AtomicFieldUpdater/Unsafe 之间进行选择，您往往会为提高性能付出可读性和风险。如果这不是敏感区域，请选择AtomicReference。库编写者通常会根据目标 JDK、预期的 API 限制、内存限制等混合使用这些方法。

Answer 4

JDK source code 是解决此类困惑的最佳方法之一。如果您查看 AtomicReference 中的代码，它使用 volatie 变量进行对象存储。

private volatile V value;

所以，很明显，如果您打算在 AtomicReference 上使用 get() 和 set()，那就像使用 volatile 变量一样。但正如其他读者评论的那样，AtomicReference 提供了额外的 CAS 语义。因此，首先决定是否需要 CAS 语义，如果只需要，则使用 AtomicReference。

Answer 5

AtomicReference 提供了普通 volatile 变量不提供的附加功能。当您阅读 API Javadoc 时，您会知道这一点，但它还提供了一个锁，对某些操作很有用。

但是，除非您需要此附加功能，否则我建议您使用普通的 volatile 字段。

Answer 6

有时即使您只使用gets 和sets，AtomicReference 也可能是一个不错的选择：

易失性示例：

private volatile Status status;
...
public setNewStatus(Status newStatus){
  status = newStatus;
}

public void doSomethingConditionally() {
  if(status.isOk()){
    System.out.println("Status is ok: " + status); // here status might not be OK anymore because in the meantime some called setNewStatus(). setNewStatus should be synchronized
  }
}

使用 AtomicReference 的实现将免费为您提供写时复制同步。

private AtomicReference<Status> statusWrapper;
...

public void doSomethingConditionally() {
  Status status = statusWrapper.get();
  if(status.isOk()){
    System.out.println("Status is ok: " + status); // here even if in the meantime some called setNewStatus() we're still referring to the old one
  }
}

有人可能会说，如果您替换，您仍然可以获得正确的副本：

Status status = statusWrapper.get();

与：

Status statusCopy = status;

但是第二个更有可能在将来“代码清理”期间被某人意外删除。