Striped64和LongAdder

概要

LongAdder是JDK1.8新增的,并发性、性能比AtomicLong高的,用于计数的这么一个类。本文着重讲解LongAdder的设计思想。

背景

AtomicLong的实现方式是内部有个value 变量,当多线程并发自增,自减时,均通过CAS 指令从机器指令级别操作保证并发的原子性。唯一会制约AtomicLong高效的原因是高并发,高并发意味着CAS的失败几率更高, 重试次数更多,越多线程重试,CAS失败几率又越高,变成恶性循环,AtomicLong效率降低。

设计思想

而LongAdder将把一个value拆分成若干cell,把所有cell加起来,就是value。所以对LongAdder进行加减操作,只需要对不同的cell来操作,不同的线程对不同的cell进行CAS操作,CAS的成功率当然高了(试想一下3+2+1=6,一个线程3+1,另一个线程2+1,最后是8,LongAdder没有乘法除法的API)。

可是在并发数不是很高的情况,拆分成若干的cell,还需要维护cell和求和,效率不如AtomicLong的实现。LongAdder用了巧妙的办法来解决了这个问题。

初始情况,LongAdder与AtomicLong是相同的,只有在CAS失败时,才会将value拆分成cell,每失败一次,都会增加cell的数量,这样在低并发时,同样高效,在高并发时,这种“自适应”的处理方式,达到一定cell数量后,CAS将不会失败,效率大大提高。

LongAdder是一种以空间换时间的策略。

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总结

  1. 最重要的是设计思想,采用热点分离的方法,把线程的竞争分散到Cell中,提高了并发能力。即把原来只有单个资源的竞争分散为多个,这样就可以让多个线程并发操作,不必阻塞或CAS重试。

  2. 流程大概是有一个base字段,当不存在竞争时往base累计,存在竞争时把累计分散到Cell数组中,不过sum时要把base和Cell数组全部累加在一起。

  3. LongAdder是Striped64的实现,Striped64实现了主要的核心功能如longAccumulate;而LongAdder对外提供了接口,并补充、扩展了一些方法,如increment、sum、reset等等。

  4. Cell类使用了@sun.misc.Contended来解决内存伪共享,因为在数组中,内存是连续分配的,伪共享尤为明显。