定义：当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些进程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。
原子性：提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作
可见性：一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到
有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序
Atomic包 jdk里
Atomic：cas(compareAndSwap)
通过查询
可以了解到底层的思想
AtomicLong原理
就像我们所知道的那样,AtomicLong的原理是依靠底层的cas来保障原子性的更新数据，在要添加或者减少的时候，会使用死循环不断地cas到特定的值，从而达到更新数据的目的。那么LongAdder又是使用到了什么原理?难道有比cas更加快速的方式？
LongAdder原理
首先我们来看一下LongAdder有哪些方法?
1.png
可以看到和AtomicLong基本类似，同样有增加、减少等操作，那么如何实现原子的增加呢?
2.png
我们可以看到一个Cell的类，那这个类是用来干什么的呢?
3.png
我们可以看到Cell类的内部是一个volatile的变量，然后更改这个变量唯一的方式通过cas。我们可以猜测到LongAdder的高明之处可能在于将之前单个节点的并发分散到各个节点的，这样从而提高在高并发时候的效率。
下面我们来验证我们的观点，我们接着看上图的add方法，如果cell数组不为空，那么就尝试更新base元素，如果更新成功，那么就直接返回。base元素在这里起到了一个什么作用呢?可以保障的是在低并发的时候和AtomicLong一样的直接对基础元素进行更新。
而如果cell为空或者更新base失败，我们看接下来的那个if判断，即如果as不为空并且成功更新对应节点的数据，则返回，否则就会进入longAccumulate()方法。
图有点大，无法截图，直接贴源码
for(;;) {
Cell[]as; Cell a;intn;longv;
if((as= cells) !=null&& (n =as.length) >0) {
if((a =as[(n -1) & h]) ==null) {//如果对应位置没有数据，那么直接插入元素
if(cellsBusy ==0) { // Try to attach new Cell
Cell r =newCell(x); // Optimistically create
if(cellsBusy ==0&& casCellsBusy()) {
boolean created =false;
try{ // Recheck under lock
Cell[] rs;intm, 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; // Slot is now non-empty
}
}
collide =false;
}
elseif(!wasUncontended) //标示冲突标志位 ，进行重试 CAS already known to fail
wasUncontended =true; // Continue after rehash
elseif(a.cas(v = a.value, ((fn ==null) ? v + x :
fn.applyAsLong(v, x))))
break;
elseif(n >= NCPU || cells !=as)
collide =false; // At max size or stale，如果已经cell数组的大小已经超过了CPU核数，那么再扩容没意义了，直接重试，或者有别的线程扩容导致变更了数组，设置标示位，进行重试，，避免一失败就扩容
elseif(!collide)
collide =true;
elseif(cellsBusy ==0&& casCellsBusy()) {//开始扩容
try{
if(cells ==as) { // Expand table unless stale
Cell[] rs =newCell[n <<1];
for(inti =0; i < n; ++i)
rs[i] =as[i];
cells = rs;
}
}finally{
cellsBusy =0;
}
collide =false;
continue; // Retry with expanded table
}
h = advanceProbe(h);//扩容完成以后，重新初始化要更新的索引值，尽量保障可以更新成功
}
elseif(cellsBusy ==0&& cells ==as&&//初始化casCellsBusy()) {
boolean init =false;
try{ // Initialize table
if(cells ==as) {
Cell[] rs =newCell[2];
rs[h &1] =newCell(x);
cells = rs;
init =true;
}
}finally{
cellsBusy =0;
}
if(init)
break;
}
elseif(casBase(v =base, ((fn ==null) ? v + x :
fn.applyAsLong(v, x))))
break; // Fall back on using base
}
上面的代码主要有三个分支:
1. 如果数组不为空
2. 数据为空，则初始化
3. 前面都更新失败了，尝试更新base数据
cellBusy是一个标示元素，只有当修改cell数组大小或者插入元素的时候才会修改。分支二、分支三都很简单，我们来重点分析一下分支一。
当要更新的位置没有元素的时候，首先cas标志位，防止扩容以及插入元素，然后插入数据。如果成功直接返回，否则标示发生了冲突，然后重试。如果对应的位置有元素则更新，如果更新失败，进行判断是否数组的大小已经超过了cpu的核数，如果大于的话，则意味着扩容没有意义。直接重试。否则进行扩容，扩容完成后，重新设置要更新的位置，尽可能保证下一次更新成功。
我们来看一下如何统计计数。
4.png
当计数的时候，将base和各个cell元素里面的值进行叠加，从而得到计算总数的目的。这里的问题是在计数的同时如果修改cell元素，有可能导致计数的结果不准确。
总结:
LongAdder在AtomicLong的基础上将单点的更新压力分散到各个节点，在低并发的时候通过对base的直接更新可以很好的保障和AtomicLong的性能基本保持一致，而在高并发的时候通过分散提高了性能。
缺点是LongAdder在统计的时候如果有并发更新，可能导致统计的数据有误差，比如生成序列号，全局的AtomicLong更好
网友评论