Java并发编程之LongAdder源码分析

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前言

根据源码来分析一下它的基本实现流程。

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.

上面这段话是

LongAdder

源码注释中的一部分，翻译过来意思大概是

当多个线程更新用于收集统计信息但不用于细粒度同步控制的目的的公共和时，此类通常优于

AtomicLong

。 在低更新争用下，这两个类具有相似的特征。 但在高争用的情况下，这一类的预期吞吐量明显更高，但代价是空间消耗更高。

也就是说

LongAdder

在并发度高的情况下效率更高，但是代价是以空间换时间。

通俗地解释一下

LongAdder

的原理：当并发少的时候，累加操作只在一个变量

base

上执行就够用了，所以和

AtomicLong

类似；但是当并发量上来的时候，如果还是在变量

base

上进行操作就会有很多线程阻塞，所以就创建一个数组

cells

，在数组的每一个元素上都可以进行累加，最后计算结果时再就算一下

base

和

cells

数组每个元素的和就行了。而线程具体在数组的哪一位进行操作可以通过计算

hash

来确定索引位置。

源码简介

LongAdder

从父类

Striped64

继承过来的属性，这里的

Cell

是一个用来进行累加操作的内部类，内部有一个

value

属性来存储累加的值。

// CPU核心数
static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
// 并发高时进行累加的Cell数组
transient volatile Cell[] cells;
// 多个线程没有竞争时在base上进行累加
transient volatile long base;
// Cell数组是否正在创建或扩容
transient volatile int cellsBusy;

累加操作方法

increment()

实际调用的是

add(1L)

，所以我们直接来看

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; // 表示没有竞争
        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);
    }
}

首先来看第一个

if

语句，初始状况下

cells

是

null

，所以会进行

casBase

操作，也就是在

base

变量上进行累加，如果操作成功了说明当前没有竞争，所以就结束了。

当并发量上来的时候，进行

casBase

方法就有可能会失败，所以这时进入第二个

if

语句判断。

• 第一次进来时

  Cell

  数组

  as

  是

  null

  ，所以就会执行

  longAccumulate

  ，对

  Cell

  数组

  as

  进行初始化并且在索引

  1

  位置累加

  1

  ；

• 之后再执行到这个

  if

  语句

  as

  就不是

  null

  了，而且数组长度也大于

  0

• a = as[getProbe() & m]) == null

  ，这句话简单的理解就是在数组

  as

  中随机找到一个索引位置，判断该位置的值是不是

  null

  ，如果是

  null

  的话就执行

  longAccumulate

  ，不是

  null

  继续向下判断

• !(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x))

  这句话的意思是，在找到的这个索引位置进行累加操作，如果成功了就结束操作，如果失败了就执行

  longAccumulate

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