一篇帶你解析入門LongAdder源碼
1、LongAdder由來
LongAdder類是JDK1.8新增的一個原子性操作類。AtomicLong通過CAS算法提供了非阻塞的原子性操作，相比受用阻塞算法的同步器來說性能已經(jīng)很好了，但是JDK開發(fā)組并不滿足于此，因為經(jīng)常搞并發(fā)的請求下AtomicLong的性能是不能讓人接受的。
如下AtomicLong 的incrementAndGet的代碼，雖然AtomicLong使用CAS算法，但是CAS失敗后還是通過無限循環(huán)的自旋鎖不多的嘗試，這就是高并發(fā)下CAS性能低下的原因所在。源碼如下：
public final long incrementAndGet() {
for (;;) {
long current = get();
long next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}
高并發(fā)下N多線程同時去操作一個變量會造成大量線程CAS失敗，然后處于自旋狀態(tài)，導(dǎo)致嚴(yán)重浪費CPU資源，降低了并發(fā)性。
2、LongAdder與AtomicLong的簡單介紹
我們知道，volatile關(guān)鍵字是輕量級鎖，可以解決多線程內(nèi)存不可見問題。對于一寫多讀，可以解決變量同步問題，但是如果是多寫，volatile無法解決線程安全問題的。例如，count++操作，就應(yīng)該使用如下方式： AtomicInteger count = new AtomicInteger(); 、count.addAndGet(1);而如果是JDK8及以上，推薦使用LongAdder對象替代，因為它的性能比AtomicLong 更好（減少樂觀鎖的重試次數(shù)）。
LongAdder其他應(yīng)用場景：
對于Java項目中計數(shù)統(tǒng)計的一些需求，如果是 JDK8，推薦使用 LongAdder 對象，比 AtomicLong 性能更好（減少樂觀鎖的重試次數(shù)）
在大多數(shù)項目及開源組件中，計數(shù)統(tǒng)計使用最多的仍然還是AtomicLong，雖然是阿里巴巴這樣說，但是我們?nèi)匀灰鶕?jù)使用場景來決定是否使用LongAdder。
今天主要是來講講LongAdder的實現(xiàn)原理，還是老方式，通過圖文一步步解開LongAdder神秘的面紗，通過此篇文章你會了解到：
- 為什么AtomicLong在高并發(fā)場景下性能急劇下降？
- LongAdder為什么快？
- LongAdder實現(xiàn)原理（圖文分析）
- AtomicLong是否可以被遺棄或替換？
本文代碼全部基于JDK 1.8，建議邊看文章邊看源碼更加利于消化！
3、AtomicLong
當(dāng)我們在進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計的時，通常會使用AtomicLong來實現(xiàn)。AtomicLong能保證并發(fā)情況下計數(shù)的準(zhǔn)確性，其內(nèi)部通過CAS來解決并發(fā)安全性的問題。
3.1 AtomicLong實現(xiàn)原理
說到線程安全的計數(shù)統(tǒng)計工具類，肯定少不了Atomic下的幾個原子類。AtomicLong就是juc包下重要的原子類，在并發(fā)情況下可以對長整形類型數(shù)據(jù)進(jìn)行原子操作，保證并發(fā)情況下數(shù)據(jù)的安全性。
public class AtomicLong extends Number implements java.io.Serializable {
// + 1
public final long incrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
}
// - 1
public final long decrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, -1L) - 1L;
}
}
我們在計數(shù)的過程中，一般使用incrementAndGet()和decrementAndGet()進(jìn)行加一和減一操作，這里調(diào)用了Unsafe類中的getAndAddLong()方法進(jìn)行操作。
接著看看unsafe.getAndAddLong()方法：
public final class Unsafe {
public final long getAndAddLong(Object var1, long var2, long var4) {
long var6;
do {
var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));
return var6;
}
public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);
}
這里直接進(jìn)行CAS+自旋操作更新AtomicLong中的value值，進(jìn)而保證value值的原子性更新。
3.2 AtomicLong瓶頸分析
如上代碼所示，我們在使用CAS + 自旋的過程中，在高并發(fā)環(huán)境下，N個線程同時進(jìn)行自旋操作，會出現(xiàn)大量失敗并不斷自旋的情況，此時AtomicLong的自旋會成為瓶頸。
如上圖所示，高并發(fā)場景下AtomicLong性能會急劇下降，我們后面也會舉例說明。
那么高并發(fā)下計數(shù)的需求有沒有更好的替代方案呢？在JDK8 中 Doug Lea大神新寫了一個LongAdder來解決此問題，我們后面來看LongAdder是如何優(yōu)化的。
4、LongAdder
4.1 LongAdder和AtomicLong性能測試
我們說了很多LongAdder上性能優(yōu)于AtomicLong，到底是不是呢？一切還是以代碼說話：
/**
* Atomic和LongAdder耗時測試
*/
public class AtomicLongAdderTest {
public static void main(String[] args) throws Exception{
testAtomicLongAdder(1, 10000000);
testAtomicLongAdder(10, 10000000);
testAtomicLongAdder(100, 10000000);
}
static void testAtomicLongAdder(int threadCount, int times) throws Exception{
System.out.println("threadCount: " + threadCount + ", times: " + times);
long start = System.currentTimeMillis();
testLongAdder(threadCount, times);
System.out.println("LongAdder 耗時：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
System.out.println("threadCount: " + threadCount + ", times: " + times);
long atomicStart = System.currentTimeMillis();
testAtomicLong(threadCount, times);
System.out.println("AtomicLong 耗時：" + (System.currentTimeMillis() - atomicStart) + "ms");
System.out.println("----------------------------------------");
}
static void testAtomicLong(int threadCount, int times) throws Exception{
AtomicLong atomicLong = new AtomicLong();
List<Thread> list = Lists.newArrayList();
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
list.add(new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < times; j++) {
atomicLong.incrementAndGet();
}
}));
}
for (Thread thread : list) {
thread.start();
}
for (Thread thread : list) {
thread.join();
}
System.out.println("AtomicLong value is : " + atomicLong.get());
}
static void testLongAdder(int threadCount, int times) throws Exception{
LongAdder longAdder = new LongAdder();
List<Thread> list = Lists.newArrayList();
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
list.add(new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < times; j++) {
longAdder.increment();
}
}));
}
for (Thread thread : list) {
thread.start();
}
for (Thread thread : list) {
thread.join();
}
System.out.println("LongAdder value is : " + longAdder.longValue());
}
}
執(zhí)行結(jié)果：
這里可以看到隨著并發(fā)的增加，AtomicLong性能是急劇下降的，耗時是LongAdder的數(shù)倍。至于原因我們還是接著往后看。
4.2 LongAdder為什么這么快
先看下LongAdder的操作原理圖：
既然說到LongAdder可以顯著提升高并發(fā)環(huán)境下的性能，那么它是如何做到的？
1、 設(shè)計思想上，LongAdder采用"分段"的方式降低CAS失敗的頻次
這里先簡單的說下LongAdder的思路，后面還會詳述LongAdder的原理。
我們知道，AtomicLong中有個內(nèi)部變量value保存著實際的long值，所有的操作都是針對該變量進(jìn)行。也就是說，高并發(fā)環(huán)境下，value變量其實是一個熱點數(shù)據(jù)，也就是N個線程競爭一個熱點。
LongAdder的基本思路就是分散熱點，將value值的新增操作分散到一個數(shù)組中，不同線程會命中到數(shù)組的不同槽中，各個線程只對自己槽中的那個value值進(jìn)行CAS操作，這樣熱點就被分散了，沖突的概率就小很多。
LongAdder有一個全局變量volatile long base值，當(dāng)并發(fā)不高的情況下都是通過CAS來直接操作base值，如果CAS失敗，則針對LongAdder中的Cell[]數(shù)組中的Cell進(jìn)行CAS操作，減少失敗的概率。
例如當(dāng)前類中base = 10，有三個線程進(jìn)行CAS原子性的**+1操作**，線程一執(zhí)行成功，此時base=11，線程二、線程三執(zhí)行失敗后開始針對于Cell[]數(shù)組中的Cell元素進(jìn)行**+1操作**，同樣也是CAS操作，此時數(shù)組index=1和index=2中Cell的value都被設(shè)置為了1.
執(zhí)行完成后，統(tǒng)計累加數(shù)據(jù)：sum = 11 + 1 + 1 = 13，利用LongAdder進(jìn)行累加的操作就執(zhí)行完了，流程圖如下：
如果要獲取真正的long值，只要將各個槽中的變量值累加返回。這種分段的做法類似于JDK7中ConcurrentHashMap的分段鎖。
2、使用Contended注解來消除偽共享
在 LongAdder 的父類 Striped64 中存在一個 volatile Cell[] cells; 數(shù)組，其長度是2 的冪次方，每個Cell都使用 @Contended 注解進(jìn)行修飾，而@Contended注解可以進(jìn)行緩存行填充，從而解決偽共享問題。偽共享會導(dǎo)致緩存行失效，緩存一致性開銷變大。
@sun.misc.Contended static final class Cell {
}
偽共享指的是多個線程同時讀寫同一個緩存行的不同變量時導(dǎo)致的 CPU緩存失效。盡管這些變量之間沒有任何關(guān)系，但由于在主內(nèi)存中鄰近，存在于同一個緩存行之中，它們的相互覆蓋會導(dǎo)致頻繁的緩存未命中，引發(fā)性能下降。這里對于偽共享我只是提一下概念，并不會深入去講解，大家可以自行查閱一些資料。
解決偽共享的方法一般都是使用直接填充，我們只需要保證不同線程的變量存在于不同的 CacheLine 即可，使用多余的字節(jié)來填充可以做點這一點，這樣就不會出現(xiàn)偽共享問題。例如在Disruptor隊列的設(shè)計中就有類似設(shè)計。
在Striped64類中我們可以看看Doug Lea在Cell上加的注釋也有說明這一點：
框中的翻譯如下：
Cell類是AtomicLong添加了padded（via@sun.misc.compended)來消除偽共享的變種版本。緩存行填充對于大多數(shù)原子來說是繁瑣的，因為它們通常不規(guī)則地分散在內(nèi)存中，因此彼此之間不會有太大的干擾。但是，駐留在數(shù)組中的原子對象往往彼此相鄰，因此在沒有這種預(yù)防措施的情況下，通常會共享緩存行數(shù)據(jù)（對性能有巨大的負(fù)面影響）。
3、惰性求值
LongAdder只有在使用longValue()獲取當(dāng)前累加值時才會真正的去結(jié)算計數(shù)的數(shù)據(jù)，longValue()方法底層就是調(diào)用sum()方法，對base和Cell數(shù)組的數(shù)據(jù)累加然后返回，做到數(shù)據(jù)寫入和讀取分離。
而AtomicLong使用incrementAndGet()每次都會返回long類型的計數(shù)值，每次遞增后還會伴隨著數(shù)據(jù)返回，增加了額外的開銷。
4.3 LongAdder實現(xiàn)原理
之前說了，AtomicLong是多個線程針對單個熱點值value進(jìn)行原子操作。而LongAdder是每個線程擁有自己的槽，各個線程一般只對自己槽中的那個值進(jìn)行CAS操作。
比如有三個線程同時對value增加1，那么value = 1 + 1 + 1 = 3
但是對于LongAdder來說，內(nèi)部有一個base變量，一個Cell[]數(shù)組。
base變量：非競爭條件下，直接累加到該變量上
Cell[]數(shù)組：競爭條件下，累加個各個線程自己的槽Cell[i]中
最終結(jié)果的計算是下面這個形式：
4.4 ongAdder源碼剖析
前面已經(jīng)用圖分析了LongAdder高性能的原理，我們繼續(xù)看下LongAdder實現(xiàn)的源碼：
public class LongAdder extends Striped64 implements Serializable {
public void increment() {
add(1L);
}
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;
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);
}
}
final boolean casBase(long cmp, long val) {
return UNSAFE.compareAndSwapLong(this, BASE, cmp, val);
}
}
一般我們進(jìn)行計數(shù)時都會使用increment()方法，每次進(jìn)行**+1操作**，increment()會直接調(diào)用add()方法。
變量說明：
- as 表示cells引用
- b 表示獲取的base值
- v 表示 期望值,
- m 表示 cells 數(shù)組的長度
- a 表示當(dāng)前線程命中的cell單元格
條件分析：
條件一：as == null || (m = as.length - 1) < 0
此條件成立說明cells數(shù)組未初始化。如果不成立則說明cells數(shù)組已經(jīng)完成初始化，對應(yīng)的線程需要找到Cell數(shù)組中的元素去寫值。
條件二：(a = as[getProbe() & m]) == null
getProbe()獲取當(dāng)前線程的hash值，m表示cells長度-1，cells長度是2的冪次方數(shù)，原因之前也講到過，與數(shù)組長度取?？梢赞D(zhuǎn)化為按位與運算，提升計算性能。
當(dāng)條件成立時說明當(dāng)前線程通過hash計算出來數(shù)組位置處的cell為空，進(jìn)一步去執(zhí)行longAccumulate()方法。如果不成立則說明對應(yīng)的cell不為空，下一步將要將x值通過CAS操作添加到cell中。
條件三：!(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x)
主要看a.cas(v = a.value, v + x)，接著條件二，說明當(dāng)前線程hash與數(shù)組長度取模計算出的位置的cell有值，此時直接嘗試一次CAS操作，如果成功則退出if條件，失敗則繼續(xù)往下執(zhí)行longAccumulate()方法。
接著往下看核心的longAccumulate()方法，代碼很長，后面會一步步分析，先上代碼：
java.util.concurrent.atomic.Striped64.:
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn, boolean wasUncontended) {
int h;
if ((h = getProbe()) == 0) {
ThreadLocalRandom.current();
h = getProbe();
wasUncontended = true;
}
boolean collide = false;
for (;;) {
Cell[] as; Cell a; int n; long v;
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {
if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
if (cellsBusy == 0) {
Cell r = new Cell(x);
if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
boolean created = false;
try {
Cell[] rs; int m, j;
if ((rs = cells) != null && (m = rs.length) > 0 && rs[j = (m - 1) & h] == null) {
rs[j] = r;
created = true;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
if (created)
break;
continue;
}
}
collide = false;
}
else if (!wasUncontended)
wasUncontended = true;
else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x))))
break;
else if (n >= NCPU || cells != as)
collide = false;
else if (!collide)
collide = true;
else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
try {
if (cells == as) {
Cell[] rs = new Cell[n << 1];
for (int i = 0; i < n; ++i)
rs[i] = as[i];
cells = rs;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
collide = false;
continue;
}
h = advanceProbe(h);
}
else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {
boolean init = false;
try {
if (cells == as) {
Cell[] rs = new Cell[2];
rs[h & 1] = new Cell(x);
cells = rs;
init = true;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
if (init)
break;
}
else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x))))
break;
}
}
代碼很長，if else分支很多，除此看肯定會很頭疼。這里一點點分析，然后結(jié)合畫圖一步步了解其中實現(xiàn)原理。
我們首先要清楚執(zhí)行這個方法的前置條件，它們是或的關(guān)系，如上面條件一、二、三
- cells數(shù)組沒有初始化
- cells數(shù)組已經(jīng)初始化，但是當(dāng)前線程對應(yīng)的cell數(shù)據(jù)為空
- cells數(shù)組已經(jīng)初始化， 當(dāng)前線程對應(yīng)的cell數(shù)據(jù)為空，且CAS操作+1失敗
longAccumulate()方法的入?yún)ⅲ?/strong>
- long x 需要增加的值，一般默認(rèn)都是1
- LongBinaryOperator fn 默認(rèn)傳遞的是null
- wasUncontended競爭標(biāo)識，如果是false則代表有競爭。只有cells初始化之后，并且當(dāng)前線程CAS競爭修改失敗，才會是false
然后再看下Striped64中一些變量或者方法的定義：
- base: 類似于AtomicLong中全局的value值。在沒有競爭情況下數(shù)據(jù)直接累加到base上，或者cells擴(kuò)容時，也需要將數(shù)據(jù)寫入到base上
- collide：表示擴(kuò)容意向，false 一定不會擴(kuò)容，true可能會擴(kuò)容。
- cellsBusy：初始化cells或者擴(kuò)容cells需要獲取鎖,
- 0:表示無鎖狀態(tài) 1:表示其他線程已經(jīng)持有了鎖casCellsBusy(): 通過CAS操作修改cellsBusy的值，CAS成功代表獲取鎖，返回true
- NCPU：當(dāng)前計算機(jī)CPU數(shù)量，Cell數(shù)組擴(kuò)容時會使用到
- getProbe(): 獲取當(dāng)前線程的hash值
- advanceProbe(): 重置當(dāng)前線程的hash值
接著開始正式解析longAccumulate()源碼：
private static final long PROBE;
if ((h = getProbe()) == 0) {
ThreadLocalRandom.current();
h = getProbe();
wasUncontended = true;
}
static final int getProbe() {
return UNSAFE.getInt(Thread.currentThread(), PROBE);
}
我們上面說過getProbe()方法是為了獲取當(dāng)前線程的hash值，具體實現(xiàn)是通過UNSAFE.getInt()實現(xiàn)的，PROBE是在初始化時候獲取當(dāng)前線程threadLocalRandomProbe的值。
注：Unsafe.getInt()有三個重載方法getInt(Object o, long offset)、getInt(long address)和getIntVolatile(long address)，都是從指定的位置獲取變量的值，只不過第一個的offset是相對于對象o的相對偏移量，第二個address是絕對地址偏移量。如果第一個方法中o為null是，offset也會被作為絕對偏移量。第三個則是帶有volatile語義的load讀操作。
如果當(dāng)前線程的hash值h=getProbe()為0，0與任何數(shù)取模都是0，會固定到數(shù)組第一個位置，所以這里做了優(yōu)化，使用ThreadLocalRandom為當(dāng)前線程重新計算一個hash值。最后設(shè)置wasUncontended = true，這里含義是重新計算了當(dāng)前線程的hash后認(rèn)為此次不算是一次競爭。hash值被重置就好比一個全新的線程一樣，所以設(shè)置了競爭狀態(tài)為true。
接著執(zhí)行for循環(huán)，我們可以把for循環(huán)代碼拆分一下，每個if條件算作一個CASE來分析：
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn, boolean wasUncontended) {
for (;;) {
Cell[] as; Cell a; int n; long v;
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {
}
else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {
}
else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x))))
}
}
如上所示，第一個if語句代表CASE1，里面再有if判斷會以CASE1.1這種形式來講解，下面接著的else if為CASE2， 最后一個為CASE3
CASE1執(zhí)行條件：
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {
}
cells數(shù)組不為空，且數(shù)組長度大于0的情況會執(zhí)行CASE1，CASE1的實現(xiàn)細(xì)節(jié)代碼較多，放到最后面講解。
CASE2執(zhí)行條件和實現(xiàn)原理：
else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {
boolean init = false;
try {
if (cells == as) {
Cell[] rs = new Cell[2];
rs[h & 1] = new Cell(x);
cells = rs;
init = true;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
if (init)
break;
}
CASE2 標(biāo)識cells數(shù)組還未初始化，因為判斷cells == as，這個代表當(dāng)前線程到了這里獲取的cells還是之前的一致。我們可以先看這個case，最后再回頭看最為麻煩的CASE1實現(xiàn)邏輯。
cellsBusy上面說了是加鎖的狀態(tài)，初始化cells數(shù)組和擴(kuò)容的時候都要獲取加鎖的狀態(tài)，這個是通過CAS來實現(xiàn)的，為0代表無鎖狀態(tài)，為1代表其他線程已經(jīng)持有鎖了。cells==as代表當(dāng)前線程持有的數(shù)組未進(jìn)行修改過，casCellsBusy()通過CAS操作去獲取鎖。但是里面的if條件又再次判斷了cell==as，這一點是不是很奇怪？通過畫圖來說明下問題：
cells==as雙重判斷說明.png
如果上面條件都執(zhí)行成功就會執(zhí)行數(shù)組的初始化及賦值操作， Cell[] rs = new Cell[2]表示數(shù)組的長度為2，rs[h & 1] = new Cell(x) 表示創(chuàng)建一個新的Cell元素，value是x值，默認(rèn)為1。
h & 1類似于我們之前HashMap或者ThreadLocal里面經(jīng)常用到的計算散列桶index的算法，通常都是hash & (table.len - 1)，這里就不做過多解釋了。執(zhí)行完成后直接退出for循環(huán)。
CASE3執(zhí)行條件和實現(xiàn)原理：
else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x))))
break;
進(jìn)入到這里說明cells正在或者已經(jīng)初始化過了，執(zhí)行caseBase()方法，通過CAS操作來修改base的值，如果修改成功則跳出循環(huán)，這個CASE只有在初始化Cell數(shù)組的時候，多個線程嘗試CAS修改cellsBusy加鎖的時候，失敗的線程會走到這個分支，然后直接CAS修改base數(shù)據(jù)。
CASE1 實現(xiàn)原理：
分析完了CASE2和CASE3，我們再折頭回看一下CASE1，進(jìn)入CASE1的前提是：cells數(shù)組不為空，已經(jīng)完成了初始化賦值操作。
接著還是一點點往下拆分代碼，首先看第一個判斷分支CASE1.1：
if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
if (cellsBusy == 0) {
Cell r = new Cell(x);
if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
boolean created = false;
try {
Cell[] rs; int m, j;
if ((rs = cells) != null && (m = rs.length) > 0 && rs[j = (m - 1) & h] == null) {
rs[j] = r;
created = true;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
if (created)
break;
continue;
}
}
collide = false;
}
這個if條件中(a = as[(n - 1) & h]) == null代表當(dāng)前線程對應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)位置的cell數(shù)據(jù)為null，代表沒有線程在此處創(chuàng)建Cell對象。
接著判斷cellsBusy==0，代表當(dāng)前鎖未被占用。然后新創(chuàng)建Cell對象，接著又判斷了一遍cellsBusy == 0，然后執(zhí)行casCellsBusy()嘗試通過CAS操作修改cellsBusy=1，加鎖成功后修改擴(kuò)容意向collide = false;
for (;;) {
if ((rs = cells) != null && (m = rs.length) > 0 && rs[j = (m - 1) & h] == null) {
rs[j] = r;
created = true;
}
if (created)
break;
continue;
}
上面代碼判斷當(dāng)前線程hash后指向的數(shù)據(jù)位置元素是否為空，如果為空則將cell數(shù)據(jù)放入數(shù)組中，跳出循環(huán)。如果不為空則繼續(xù)循環(huán)。
繼續(xù)往下看代碼，CASE1.2：
else if (!wasUncontended)
wasUncontended = true;
h = advanceProbe(h);
wasUncontended表示cells初始化后，當(dāng)前線程競爭修改失敗wasUncontended =false，這里只是重新設(shè)置了這個值為true，緊接著執(zhí)行advanceProbe(h)重置當(dāng)前線程的hash，重新循環(huán)。
接著看CASE1.3：
else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)))) break;
進(jìn)入CASE1.3說明當(dāng)前線程對應(yīng)的數(shù)組中有了數(shù)據(jù)，也重置過hash值，這時通過CAS操作嘗試對當(dāng)前數(shù)中的value值進(jìn)行累加x操作，x默認(rèn)為1，如果CAS成功則直接跳出循環(huán)。
接著看CASE1.4：
else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x))))
break;
如果cells數(shù)組的長度達(dá)到了CPU核心數(shù)，或者cells擴(kuò)容了，設(shè)置擴(kuò)容意向collide為false并通過下面的h = advanceProbe(h)方法修改線程的probe再重新嘗試
至于這里為什么要提出和CPU數(shù)量做判斷的問題：每個線程會通過線程對cells[threadHash%cells.length]位置的Cell對象中的value做累加，這樣相當(dāng)于將線程綁定到了cells中的某個cell對象上，如果超過CPU數(shù)量的時候就不再擴(kuò)容是因為CPU的數(shù)量代表了機(jī)器處理能力，當(dāng)超過CPU數(shù)量時，多出來的cells數(shù)組元素沒有太大作用。
接著看CASE1.5：
else if (n >= NCPU || cells != as)
collide = false;
如果擴(kuò)容意向collide是false則修改它為true，然后重新計算當(dāng)前線程的hash值繼續(xù)循環(huán)，在CASE1.4中，如果當(dāng)前數(shù)組的長度已經(jīng)大于了CPU的核數(shù)，就會再次設(shè)置擴(kuò)容意向collide=false，這里的意義是保證擴(kuò)容意向為false后不再繼續(xù)往后執(zhí)行CASE1.6的擴(kuò)容操作。
接著看CASE1.6分支：
else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
try {
if (cells == as) {
Cell[] rs = new Cell[n << 1];
for (int i = 0; i < n; ++i)
rs[i] = as[i];
cells = rs;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
collide = false;
continue;
}
這里面執(zhí)行的其實是擴(kuò)容邏輯，首先是判斷通過CAS改變cellsBusy來嘗試加鎖，如果CAS成功則代表獲取鎖成功，繼續(xù)向下執(zhí)行，判斷當(dāng)前的cells數(shù)組和最先賦值的as是同一個，代表沒有被其他線程擴(kuò)容過，然后進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容大小為之前的容量的兩倍，這里用的按位左移1位來操作的。
Cell[] rs = new Cell[n << 1];
到了這里，我們已經(jīng)分析完了longAccumulate()所有的邏輯，邏輯分支挺多，仔細(xì)分析看看其實還是挺清晰的，流程圖如下：
我們再舉一些線程執(zhí)行的例子里面場景覆蓋不全，大家可以按照這種模式自己模擬場景分析代碼流程：
如有問題也請及時指出，我會第一時間更正，不勝感激！
4.5 LongAdder的sum方法
當(dāng)我們最終獲取計數(shù)器值時，我們可以使用LongAdder.longValue()方法，其內(nèi)部就是使用sum方法來匯總數(shù)據(jù)的。
java.util.concurrent.atomic.LongAdder.sum():
public long sum() {
Cell[] as = cells; Cell a;
long sum = base;
if (as != null) {
for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
if ((a = as[i]) != null)
sum += a.value;
}
}
return sum;
}
實現(xiàn)很簡單，base +
，遍歷cells數(shù)組中的值，然后累加。
4.6 AtomicLong可以棄用了嗎？
看上去LongAdder的性能全面超越了AtomicLong，而且阿里巴巴開發(fā)手冊也提及到 推薦使用 LongAdder 對象，比 AtomicLong 性能更好（減少樂觀鎖的重試次數(shù)），但是我們真的就可以舍棄掉LongAdder了嗎？
當(dāng)然不是，我們需要看場景來使用，如果是并發(fā)不太高的系統(tǒng)，使用AtomicLong可能會更好一些，而且內(nèi)存需求也會小一些。
我們看過sum()方法后可以知道LongAdder在統(tǒng)計的時候如果有并發(fā)更新，可能導(dǎo)致統(tǒng)計的數(shù)據(jù)有誤差。
而在高并發(fā)統(tǒng)計計數(shù)的場景下，才更適合使用LongAdder。
5、總結(jié)
LongAdder中最核心的思想就是利用空間來換時間，將熱點value分散成一個Cell列表來承接并發(fā)的CAS，以此來提升性能。
LongAdder的原理及實現(xiàn)都很簡單，但其設(shè)計的思想值得我們品味和學(xué)習(xí)。
也希望大家多多關(guān)注腳本之家的其他內(nèi)容！
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