面试题：Java中原子变量的应用场景

Question

请举例说明在Java多线程编程中，原子变量（如AtomicInteger）适用于哪些常见的应用场景，并简要阐述使用原子变量相较于传统变量在这些场景中的优势。

Answer 1

常见应用场景

1. 计数器：在多线程环境下统计任务执行次数、访问量等。例如，一个Web应用程序统计页面的总访问次数，多个线程同时处理访问请求，可使用AtomicInteger作为计数器。
2. 并发控制：如控制线程执行的顺序，或用于实现简单的锁机制。假设一个场景，多个线程竞争执行一段代码，使用AtomicInteger可以控制每次只有一个线程进入临界区。
3. 资源分配：在多线程环境下管理共享资源的分配计数。比如在连接池管理中，统计已分配的连接数和可用连接数。

相较于传统变量的优势

1. 原子性：原子变量的操作是原子的，无需额外的同步机制（如synchronized关键字）即可保证在多线程环境下操作的完整性。而传统变量在多线程并发访问和修改时，可能会出现数据不一致问题。例如，对于传统的int变量，如果多个线程同时执行i++操作，由于i++实际包含读取、加一、写入三个步骤，在多线程下可能会导致结果错误；而AtomicInteger的incrementAndGet方法能保证原子性，结果准确。
2. 性能：由于原子变量无需使用重量级的锁机制（如synchronized带来的线程阻塞与唤醒开销），在高并发场景下，其性能优于使用传统变量结合锁机制实现相同功能。原子变量通常采用无锁算法，通过硬件级别的CAS（Compare - and - Swap）操作来实现，减少了线程上下文切换和竞争带来的开销。