Java并發(fā)編程之LongAdder源碼解析

更新時(shí)間：2023年04月27日 15:05:14 作者：bright丶

這篇文章主要為大家介紹了Java并發(fā)編程之LongAdder源碼示例解析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

前言

上一篇文章 Java并發(fā)編程之原子類(lèi)（二）中介紹了LongAdder常用的方法，今天我們根據(jù)源碼來(lái)分析一下它的基本實(shí)現(xiàn)流程。

This class is usually preferable to AtomicLong when multiple threads update a common sum that is used for purposes such as collecting statistics, not for fine-grained synchronization control. Under low update contention, the two classes have similar characteristics. But under high contention, expected throughput of this class is significantly higher, at the expense of higher space consumption.

上面這段話是LongAdder源碼注釋中的一部分，翻譯過(guò)來(lái)意思大概是

當(dāng)多個(gè)線程更新用于收集統(tǒng)計(jì)信息但不用于細(xì)粒度同步控制的目的的公共和時(shí)，此類(lèi)通常優(yōu)于AtomicLong。在低更新?tīng)?zhēng)用下，這兩個(gè)類(lèi)具有相似的特征。但在高爭(zhēng)用的情況下，這一類(lèi)的預(yù)期吞吐量明顯更高，但代價(jià)是空間消耗更高。

也就是說(shuō)LongAdder在并發(fā)度高的情況下效率更高，但是代價(jià)是以空間換時(shí)間。

通俗地解釋一下LongAdder的原理：當(dāng)并發(fā)少的時(shí)候，累加操作只在一個(gè)變量base上執(zhí)行就夠用了，所以和AtomicLong類(lèi)似；但是當(dāng)并發(fā)量上來(lái)的時(shí)候，如果還是在變量base上進(jìn)行操作就會(huì)有很多線程阻塞，所以就創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組cells，在數(shù)組的每一個(gè)元素上都可以進(jìn)行累加，最后計(jì)算結(jié)果時(shí)再就算一下base和cells數(shù)組每個(gè)元素的和就行了。而線程具體在數(shù)組的哪一位進(jìn)行操作可以通過(guò)計(jì)算hash來(lái)確定索引位置。

源碼簡(jiǎn)介

LongAdder從父類(lèi)Striped64繼承過(guò)來(lái)的屬性，這里的Cell是一個(gè)用來(lái)進(jìn)行累加操作的內(nèi)部類(lèi)，內(nèi)部有一個(gè)value屬性來(lái)存儲(chǔ)累加的值。

// CPU核心數(shù)
static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
// 并發(fā)高時(shí)進(jìn)行累加的Cell數(shù)組
transient volatile Cell[] cells;
// 多個(gè)線程沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)時(shí)在base上進(jìn)行累加
transient volatile long base;
// Cell數(shù)組是否正在創(chuàng)建或擴(kuò)容
transient volatile int cellsBusy;

累加操作方法increment()實(shí)際調(diào)用的是add(1L)，所以我們直接來(lái)看add方法

public void add(long x) {
    Cell[] as; long b, v; int m; Cell a;
    if ((as = cells) != null || !casBase(b = base, b + x)) {
        boolean uncontended = true; // 表示沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)
        if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
            (a = as[getProbe() & m]) == null ||
            !(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x)))
            longAccumulate(x, null, uncontended);
    }
}

首先來(lái)看第一個(gè)if語(yǔ)句，初始狀況下cells是null，所以會(huì)進(jìn)行casBase操作，也就是在base變量上進(jìn)行累加，如果操作成功了說(shuō)明當(dāng)前沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)，所以就結(jié)束了。

當(dāng)并發(fā)量上來(lái)的時(shí)候，進(jìn)行casBase方法就有可能會(huì)失敗，所以這時(shí)進(jìn)入第二個(gè)if語(yǔ)句判斷。

第一次進(jìn)來(lái)時(shí)Cell數(shù)組as是null，所以就會(huì)執(zhí)行longAccumulate，對(duì)Cell數(shù)組as進(jìn)行初始化并且在索引1位置累加1；
之后再執(zhí)行到這個(gè)if語(yǔ)句as就不是null了，而且數(shù)組長(zhǎng)度也大于0
a = as[getProbe() & m]) == null，這句話簡(jiǎn)單的理解就是在數(shù)組as中隨機(jī)找到一個(gè)索引位置，判斷該位置的值是不是null，如果是null的話就執(zhí)行longAccumulate，不是null繼續(xù)向下判斷
!(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x))這句話的意思是，在找到的這個(gè)索引位置進(jìn)行累加操作，如果成功了就結(jié)束操作，如果失敗了就執(zhí)行longAccumulate