JAVA教程之比AtomicLong还高效的LongAdder 源码剖析仓酷云

C#是不行的，比如说美国的航天飞船里就有java开发的程序以上是我的愚见，其实不管那种语言，你学好了，都能找到好的工作，打仗到AtomicLong的缘故原由是在看guava的LoadingCache相干代码时，关于LoadingCache，实在思绪也十分复杂明晰：用模板形式办理了缓存不射中时猎取数据的逻辑，这个思绪我早前也恰好在项目中利用到。
言回正传，为何说LongAdder引发了我的注重，缘故原由有二：
1.作者是Douglea，位置其实无足轻重。
2.他说这个比AtomicLong高效。
我们晓得，AtomicLong已长短常好的办理计划了，触及并发的中央都是利用CAS操纵，在硬件条理上往做compareandset操纵。效力十分高。
因而，我决意研讨下，为何LongAdder比AtomicLong高效。
起首，看LongAdder的承继树：

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承继自Striped64，这个类包装了一些很主要的外部类和操纵。稍候会看到。
正式入手下手前，夸大下，我们晓得，AtomicLong的完成体例是外部有个value变量，当多线程并发自增，自减时，均经由过程cas指令从呆板指令级别操纵包管并发的原子性。
再看看LongAdder的办法：

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怪不得能够和AtomicLong作对照，连API都这么像。我们任意挑一个API动手剖析，这个API通了，其他API都迥然不同，因而，我选择了add这个办法。现实上,其他API也都依附这个办法。

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LongAdder中包括了一个Cell数组，Cell是Striped64的一个外部类，望文生义，Cell代表了一个最小单位，这个单位有甚么用，稍候会说道。先看界说：

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Cell外部有一个十分主要的value变量，而且供应了一个CAS更新其值的办法。
回到add办法：

这里，我有个疑问，AtomicLong已利用CAS指令，十分高效了（比起各类锁），LongAdder假如仍是用CAS指令更新值，怎样大概比AtomicLong高效了？况且外部还这么多判别！！！
这是我入手下手时最年夜的疑问，以是，我料想，岂非有比CAS指令更高效的体例呈现了？带着这个疑问，持续。
第一if判别，第一次挪用的时分cells数组一定为null,因而，进进casBase办法：

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原子更新base没啥好说的，假如更新乐成，当地挪用入手下手前往，不然进进分支外部。
甚么时分会更新失利？没错，并发的时分，好戏入手下手了，AtomicLong的处置体例是逝世轮回实验更新，直到乐成才前往，而LongAdder则是进进这个分支。
分支外部，经由过程一个Threadlocal变量threadHashCode猎取一个HashCode对象，该HashCode对象仍然是Striped64类的外部类，看界说：

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有个code变量，保留了一个非0的随机数随机值。
回到add办法：

拿到该线程相干的HashCode对象后，猎取它的code变量，as[(n-1)h]这句话相称于对h取模，只不外比起取摸，由于是与的运算以是效力更高。
盘算出一个在Cells数组中领先线程的HashCode对应的索引地位，并将该地位的Cell对象拿出来更新cas更新它的value值。
固然，假如as为null而且更新失利，才会进进retryUpdate办法。
看到这里我想应当有良多人分明为何LongAdder会比AtomicLong更高效了，没错，独一会制约AtomicLong高效的缘故原由是高并发，高并发意味着CAS的失利概率更高，重试次数更多，越多线程重试，CAS失利概率又越高，酿成恶性轮回，AtomicLong效力下降。
那怎样办理？LongAdder给了我们一个十分简单想到的办理计划:削减并发，将单一value的更新压力分管到多个value中往，下降单个value的“热度”，分段更新！！！
如许，线程数再多也会分管到多个value上往更新，只必要增添cell就能够下降value的“热度”AtomicLong中的恶性轮回不就办理了吗？cells就是用来存储这个“段”的，每一个段又叫做cell,cell中的value就是寄存更新值的，如许，当我必要总数时，把cells中的value都累加一下不就能够了么！！
固然，伶俐的地方远远不单单这里，在看看add办法中的代码，casBase办法可不成以不要，间接分段更新,下去就盘算索引地位，然后更新value？
谜底是欠好，不是不可，由于，casBase操纵等价于AtomicLong中的cas操纵，要晓得，LongAdder平分段更新如许的处置体例是有害处的，分段操纵一定带来空间上的华侈，能够空间换工夫，可是，能不换就不换，要空间工夫都勤俭~！以是，casBase操纵包管了在低并发时，不会当即进进分支做分段更新操纵，由于低并发时，casBase操纵基础城市乐成，只要并发高到必定水平了，才会进进分支，以是，DougLead对该类的申明是：低并发时LongAdder和AtomicLong功能差未几，高并发时LongAdder更高效！

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可是，DoungLea仍是没这么复杂，伶俐的地方还没有停止……
固然云云，retryUpdate中做了甚么事，也基础略知一二了，由于cell中的value都更新失利(申明该索引到这个cell的线程也良多，并发也很高时)大概cells数组为空时才会挪用retryUpdate,
因而，retryUpdate内里应当会做两件事：
1.扩容，将cells数组扩展，下降每一个cell的并发量，一样，这也意味着cells数组的rehash举措。
2.给空的cells变量赋一个新的Cell数组。
是否是如许呢？持续看代码：
代码对照长，酿成文本看看，为了便利人人看ifelse分支，对应的{}我在括号前面用分支XXX标注出来
能够看到，这个时分DougLea才乐意利用逝世轮回包管更新乐成~！
由于进进这个办法的概率已十分低了。

1. finalvoidretryUpdate(longx,HashCodehc,booleanwasUncontended){inth=hc.code;booleancollide=false;//Trueiflastslotnonemptyfor(;;){Cell[]as;Cella;intn;longv;if((as=cells)!=null&&(n=as.length)>0){//分支1if((a=as[(n-1)&h])==null){if(busy==0){//TrytoattachnewCellCellr=newCell(x);//Optimisticallycreateif(busy==0&&casBusy()){booleancreated=false;try{//RecheckunderlockCell[]rs;intm,j;if((rs=cells)!=null&&(m=rs.length)>0&&rs[j=(m-1)&h]==null){rs[j]=r;created=true;}}finally{busy=0;}if(created)break;continue;//Slotisnownon-empty}}collide=false;}elseif(!wasUncontended)//CASalreadyknowntofailwasUncontended=true;//Continueafterrehashelseif(a.cas(v=a.value,fn(v,x)))break;elseif(n>=NCPU||cells!=as)collide=false;//Atmaxsizeorstaleelseif(!collide)collide=true;elseif(busy==0&&casBusy()){try{if(cells==as){//ExpandtableunlessstaleCell[]rs=newCell[n<<1];for(inti=0;i<n;++i)rs[i]=as[i];cells=rs;}}finally{busy=0;}collide=false;continue;//Retrywithexpandedtable}h^=h<<13;//Rehashh^=h>>>17;h^=h<<5;}elseif(busy==0&&cells==as&&casBusy()){//分支2booleaninit=false;try{//Initializetableif(cells==as){Cell[]rs=newCell[2];rs[h&1]=newCell(x);cells=rs;init=true;}}finally{busy=0;}if(init)break;}elseif(casBase(v=base,fn(v,x)))break;//Fallbackonusingbase}hc.code=h;//Recordindexfornexttime}

复制代码

分支2中，为cells为空的情形，必要new一个Cell数组。
分支1分支中，略庞大一点点：
注重，几个分支中都提到了busy这个办法，这个能够了解为一个CAS完成的锁，只要在必要更新cells数组的时分才会更新该值为1，假如更新失利，则申明以后有线程在更新cells数组，以后线程必要守候。重试。
回到分支1中，这里起首判别以后cells数组中的索引地位的cell元素是不是为空，假如为空，则增加一个cell到数组中。
不然更新标示抵触的标记位wasUncontended为true，重试。
不然，再次更新cell中的value,假如失利，重试。
。。。。。。。一系列的判别后，假如仍是失利，下下下策，reHash,间接将cells数组扩容一倍，并更新以后线程的hash值，包管下次更新能尽量乐成。
能够看到，LongAdder的确用了良多心机削减并发量，而且，每步都是在”没有更好的举措“的时分才会选择更年夜开支的操纵，从而尽量的用最最复杂的举措往完成操纵。寻求复杂，可是相对不粗犷。

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今天在coolshell投稿后（文章在这里）和左耳朵耗子复杂会商了下，发明左耳朵耗子对读者头脑的引诱仍是十分不错的，在第一次发明这个类后，对内里的完成又提出了更多的成绩，引诱人人思索，值得进修，赞一个~
我们发明的成绩有这么几个：
1.jdk1.7中是否是有这个类？
我确认后，了局以下：jdk-7u51版本上上还没有可是jdk-8u20版本上已有了。代码基础一样，增添了对double范例的撑持和删除一些冗余的代码。
2.base有无介入汇总？
base在挪用intValue等办法的时分是会汇总的：

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3.base的按次可不成以互换?
左耳朵耗子,提出了这么一个成绩：在add办法中，假如cells不会为空后，casBase办法一向都没有效了？

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我大二，Java也只学了一年，觉得还是看thinking in java好，有能力的话看英文原版(中文版翻的不怎么好)，还能提高英文文档阅读能力。

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