Java 7 并发编程指南
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实现您自己的原子对象

在本节中，将学习如何扩展一个原子对象，如何遵循原子对象保证所有操作一步完成的机制来实现2个操作。

实现

本节的示例代码在 com.elanzone.books.noteeg.chpt7.sect11 package中

ParkingCounter 类： extends AtomicInteger

属性 maxNumber : int 类型：停车场中可进入的最大车辆数
构造函数中，把初始值设为0，把 maxNumber 设置为参数值

        private int maxNumber;

        public ParkingCounter(int maxNumber) {
            set(0);
            this.maxNumber = maxNumber;
        }

carIn() 方法：如果当前值小于最大值，则车辆计数器的值加1。
构造一个无限循环，在循环中用 get() 方法获得内部计数器的值
- 如果值和 maxNumber 属性值相等，计数器不能增长（停车场满了，汽车不能进入），此方法返回 false
- 否则，增加值，并用 compareAndSet() 方法把旧值改成新值
  - 如果 compareAndSet() 方法返回 false: 计数器未增长，必须再此开始循环
  - 如果 compareAndSet() 方法返回 true：改变已生效，返回 true

        public boolean carIn() {
            for (; ; ) {
                int value = get();
                if (value == maxNumber) {
                    System.out.printf("ParkingCounter: The parking lot is full.\n");
                    return false;
                } else {
                    int newValue = value + 1;
                    boolean changed = compareAndSet(value, newValue);
                    if (changed) {
                        System.out.printf("ParkingCounter: A car has entered.\n");
                        return true;
                    }
                }
            }
        }

carOut() 方法：如果车辆计数器的值大于0，则减少它。
构造一个无限循环，在循环中用 get() 方法获得内部计数器的值。循环内部代码和 carIn() 方法类似。

        public boolean carOut() {
            for (; ; ) {
                int value = get();
                if (value == 0) {
                    System.out.printf("ParkingCounter: The parking lot is empty.\n");
                    return false;
                } else {
                    int newValue = value - 1;
                    boolean changed = compareAndSet(value, newValue);
                    if (changed) {
                        System.out.printf("ParkingCounter: A car has gone out.\n");
                        return true;
                    }
                }
            }
        }

Runnable 实现类: Sensor1

属性 counter : ParkingCounter 对象
在构造函数中将属性初始化为参数值

        private ParkingCounter counter;

        public Sensor1(ParkingCounter counter) {
            this.counter = counter;
        }

run() 方法：调用几次 carIn() 和 carOut() 操作

        @Override
        public void run() {
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carOut();
            counter.carOut();
            counter.carOut();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
        }

Runnable 实现类 : Sensor2 : 和 Sensor1 类似

    public class Sensor2 implements Runnable {

        private ParkingCounter counter;

        public Sensor2(ParkingCounter counter) {
            this.counter = counter;
        }

        @Override
        public void run() {
            counter.carIn();
            counter.carOut();
            counter.carOut();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
            counter.carIn();
        }
    }

控制类 : Main

创建一个有5个车位的 ParkingCounter 对象 counter
创建一个 Sensor1 和一个 Sensor2 对象，及对应的线程，并启动线程
等待线程结束后输出 counter 的值及程序结束信息

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ParkingCounter counter = new ParkingCounter(5);

        Sensor1 sensor1 = new Sensor1(counter);
        Sensor2 sensor2 = new Sensor2(counter);

        Thread thread1 = new Thread(sensor1);
        Thread thread2 = new Thread(sensor2);
        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.printf("Main: Number of cars: %d\n", counter.get());
        System.out.printf("Main: End of the program.\n");
    }

讲解

ParkingCounter 类以 2 个原子操作（carIn() 和 carOut()）扩展 AtomicInteger 类。本例模拟一个控制一个停车场内汽车数量的系统。停车场可进入一定数量的汽车，由 maxNumber 属性代表。

carIn() 操作把停车场内汽车的实际数量与最大值比较。如果相等，汽车不能进入停车场，方法返回 false；否则使用原子操作的以下结构：

获得原子对象的值到一个本地变量
将新值存到另一个变量
用 compareAndSet() 方法尝试把旧值替换为新值
- 如果此方法返回 true: 作为参数传递的旧值仍是变量的值，所有它被成功改变。
  - 当 carIn() 方法返回 true 值时，操作以原子方式完成
- 如果返回 false: 作为参数传递的旧值不是变量的值（变量的值被其他线程修改），所以操作不能以原子方式完成。
  - 操作再次开始，直到它能以原子方式完成

carOut() 方法和 carIn() 方法相似。

还实现了2个 Runnable 对象使用 carIn() 和 carOut() 方法来模拟停车活动。当您执行此程序，您能看到停车场中停车数永不会超过最大停车数。

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