Atomic типы данных

Классы java.util.concurrent.atomic выполняют одиночные обновления общего состояния атомарно. Они полезны для счётчиков, флагов и ссылок, когда инвариант умещается в одну переменную и блокировка не нужна.

Основные классы

Группа	Примеры
скаляры	AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean
ссылки	AtomicReference, AtomicStampedReference
массивы	AtomicIntegerArray, AtomicReferenceArray
поля	AtomicIntegerFieldUpdater
конкурентные счётчики	LongAdder, LongAccumulator

Стандартного AtomicDouble нет. Значение double можно хранить как биты в AtomicLong, обновлять через AtomicReference<Double> или применять DoubleAdder, если нужен конкурентный накопитель без атомарного снимка каждой операции.

Compare-and-set

CAS записывает новое значение, только если текущее равно ожидаемому.

AtomicInteger balance = new AtomicInteger(10);
 
int updated = balance.updateAndGet(current -> {
    if (current == 0) throw new IllegalStateException("empty");
    return current - 1;
});

Упрощённо обновление повторяется в цикле:

int current;
int next;
do {
    current = balance.get();
    next = current - 1;
} while (!balance.compareAndSet(current, next));

При конкуренции CAS может несколько раз проиграть и повторить вычисление. Поэтому функция в updateAndGet не должна выполнять внешний необратимый эффект: она может быть вызвана больше одного раза.

Видимость и ограничения

Операции get/set атомарных классов имеют volatile-подобные гарантии видимости. Подробная связь описана в happens before.

Атомарная переменная не защищает инвариант из нескольких значений: проверка двух счетов и перевод между ними требуют lock, immutable state в одном AtomicReference или другой координации.

ABA-проблема: значение меняется A → B → A, и обычный CAS не замечает промежуточного состояния. Версию можно хранить в AtomicStampedReference.

LongAdder снижает конкуренцию, распределяя обновления по ячейкам. sum() не является атомарным снимком относительно одновременных записей.

Вопросы для собеседования

1. Почему i++ не атомарен? Это чтение, вычисление и запись.
2. Что делает CAS? Условно заменяет значение при совпадении с ожидаемым.
3. Есть ли AtomicDouble? Нет; выбор зависит от требуемой семантики.
4. Когда LongAdder лучше AtomicLong? При частых конкурентных прибавлениях и редком чтении точной суммы.
5. Что такое ABA? Возврат значения к A скрывает промежуточное изменение.
6. Может ли atomic заменить транзакцию нескольких полей? Нет, если поля не объединены в одно атомарно заменяемое состояние.
7. Почему updater-функция должна быть без побочных эффектов? CAS-цикл может выполнить её повторно.