[Java] AtomicReference

AtomicReference, java.util.concurrent.atomic.AtomicReference, 원자 참조

정의

java.util.concurrent.atomic.AtomicReference<V> 는 객체 참조를 atomic 하게 갱신 하는 래퍼. volatile 참조 + CAS 의 결합.

AtomicInteger 의 객체 버전. 불변 객체 패턴, 상태 머신, lock-free 자료구조의 빌딩 블록.

핵심 메서드

AtomicReference<Config> ref = new AtomicReference<>(initial);

ref.get();                            // 현재 참조
ref.set(newConfig);                   // 단순 설정 (volatile write)
ref.compareAndSet(expected, newVal);  // CAS, 성공 시 true
ref.getAndSet(newVal);                // 이전 값 반환 + 새 값으로
ref.updateAndGet(c -> c.withFoo("x")); // 람다로 갱신 (CAS 루프 내장)
ref.accumulateAndGet(arg, (cur, a) -> ...);

가장 흔한 패턴, 불변 객체 교체

class ConfigHolder {
    private final AtomicReference<Config> ref = new AtomicReference<>(defaultConfig);

    public Config get() { return ref.get(); }

    public void reload(Config newConfig) {
        ref.set(newConfig);              // volatile write, 다른 스레드 즉시 봄
    }

    public void update(Function<Config, Config> updater) {
        ref.updateAndGet(updater);       // CAS 루프, 동시 update 안전
    }
}

Config 가 불변 이면 한 번 참조한 객체는 변하지 않는다. 새 설정으로 교체할 때 참조만 atomic 하게 바꾸면 안전. CopyOnWriteArrayList 의 사상.

사용 사례

1. lock-free 단일 객체 swap

private final AtomicReference<Snapshot> snapshot = new AtomicReference<>();

// Writer
snapshot.set(takeSnapshot());

// Reader (lock-free)
Snapshot s = snapshot.get();
process(s);

2. 상태 머신

enum State { READY, RUNNING, STOPPED }
private final AtomicReference<State> state = new AtomicReference<>(State.READY);

public boolean start() {
    return state.compareAndSet(State.READY, State.RUNNING);
}

3. lock-free 자료구조의 노드 포인터

class Node<E> {
    final E value;
    AtomicReference<Node<E>> next;
}

ConcurrentLinkedQueue 의 internal pattern.

ABA 문제와 해법

AtomicInteger 와 같은 ABA 문제. 해법.

• AtomicStampedReference<V>: stamp (int 버전) 추가
• AtomicMarkableReference<V>: boolean mark 추가 (삭제 표시 등)

AtomicStampedReference<Node> ref = new AtomicStampedReference<>(node, 0);
int[] stampHolder = new int[1];
Node current = ref.get(stampHolder);
ref.compareAndSet(current, newNode, stampHolder[0], stampHolder[0] + 1);

참고

• AtomicInteger
• volatile
• CopyOnWriteArrayList
• ConcurrentLinkedQueue
• Non-Blocking