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LongAdder

• 有了AtomicLong为什么还要LongAdder
• LongAdder中的主要方法

// 累加单元组，懒惰初始化
transient volatile Cell[] cells;// 基础值，如果没有竞争，则用cas累加这个值
transient volatile long base;//在cells创建或者扩容时，置为1，表示加锁
transient volatile int cellsBusy;

cellsBusy作用是当要修改cells数组时加锁，防止多线程同时修改cells数组，0为无锁，1为加锁，加锁的情况有三种
1、cells数组初始化的时候
2、cells数组扩容的时候
3、如果cells数组中某个元素为null，给这个位置创建新的Cell对象的时候

base有两个作用
在开始没有竞争的时候，将累加值到base
在cells初始化的过程中，cells不可用，这时候会尝试将值累加到base上

@sun.misc.Contended注解是为了防止缓存行伪共享

因为CPU与内存之间速度还是存在较大差距所以现在计算机在内存与CPU之间引入了三级缓存

L1与L2是每个CPU独享的，L3是所有CPU共享的

因为CPU与内存的速度差异很大，需要靠预读数据至缓存来提升效率
而缓存以缓存行为单位，每个缓存行对应着一块内存，一般是64byte
缓存的加入会造成数据副本的产生，即同一份数据会缓存在不同核心的缓存行中
CPU要保证数据的一致性，如果某个CPU核心更改了数据，其他CPU核心对应的整个缓存行必须失效

因为cell是数组形式，在内存中是连续存储的，一个Cell为24个字节(16字节的对象头和8字节的value)，因此缓存行可以存下2个Cell对象，所以问题来了：
Core-0要修改Cell[0]
Core-1要修改Cell[1]
无论谁修改成功，都会导致对方Core的缓存行失效

@sun.misc.Contended注解就是用来解决这个问题，它的原理是在适用此注解的对象或字段的前后各增加128字节大小的padding，从而让CPU将对象预读至缓存时占用不同的缓存行，这样就不会造成对方的缓存行失效

有了AtomicLong为什么还要LongAdder

虽然AtomicLong使用CAS算法，但是CAS失败后还是通过无限循环的自旋锁不断的尝试，在高并发下CAS性能低下的原因所在

    public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {int v;do {v = getIntVolatile(o, offset);} while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));return v;}

高并发下N多线程同时去操作一个变量会造成大量CAS失败，然后处于自选状态，导致严重浪费CPU资源，降低了并发性。既然AtomicLong性能问题是由于多线程同时去竞争同一个变量的更新而降低，那么把一个变量分解为多个变量，让同样多的线程去竞争多个资源

LongAdder在内部维护了一个Cells数组，每个Cell里面有一个初始值为0的long型变量，在同等并发量的情况下，争夺单个变量的线程会减少，这是变相减少了争夺共享资源的并发量，另外多个线程在争夺同一个原子变量时候，如果失败不是自选CAS重试而是尝试获取其他原子变量的锁，最后当获取当前值的时候把所有变量的值累加后再加上base的值返回
Cells占用内存相对比较大的所以一开始并不创建，而是在需要时候再创建，也就是惰性加载，当一开始没有空间的时候，所有的更新都是操作base变量

LongAdder中的主要方法

add方法

    public void add(long x) {Cell[] as; long b, v; int m; Cell a;/*** casBase 就是使用CAS来进行更改值的* 只有两种情况才会执行if内的语句* 1、cells数组不为空的时候(cells数组为空时候不存在竞争，所以直接操作caseBase，当不为空的时候就存在多个线程来竞争)* 2、cells为空，casBase执行失败的时候(casBase执行成功，则直接返回，如果casBase失败，说明第一次争用冲突产生，需要对cells数组初始化进入if)*/if ((as = cells) != null || !casBase(b = base, b + x)) {boolean uncontended = true;/*** as == null ：cells数组没有初始化，成立就进入if执行cell初始化* (m = as.length - 1) < 0 ：cells数组的长度为0* 上面两个条件都代表cells数组没有被初始化成功* (a = as[getProbe() & m]) == null ：说明当前线程获取的cells数组的这个位置的cell没有做过累加，所以需要创建一个cell对象* !(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x)) ：尝试对这个位置的cell进行累加并返回结果，如果累加失败就找另外一个cell** 进入longAccumulate方法有三种情况* 1、cells没有初始化* 2、当前线程获取cell[i]的地方为空，需要创建一个cell对象* 3、当前对cell[i]cas加值失败*/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);}}

longAccumulate方法

 final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn,boolean wasUncontended) {int h;/*** */if ((h = getProbe()) == 0) {ThreadLocalRandom.current(); // force initializationh = getProbe();wasUncontended = true;}// cas冲突标志位boolean collide = false;                // True if last slot nonemptyfor (;;) {Cell[] as; Cell a; int n; long v;/*** 有三个分支* 主分支一：cells初始化好(处理add方法中的第3，4个条件)* 主分支二：cells数组没有初始化或者长度为0的情况(这个分支处理add方法的第1，2个条件)* 主分支三：cells数组正在被其他线程初始化则尝试将累加值通过cas累加到base上*/if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {/*** 小分支一：如果当前cess[i]的位置为空处理的是第三个条件*/if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {// 代表没有其他线程修改if (cellsBusy == 0) {       // Try to attach new Cell// 创建一个cell对象Cell r = new Cell(x);   // Optimistically create// 如果没有其它线程修改通过cas将cellBusy设置为1if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {//标记create是否创建成功并放入cells数组被hash的位置上boolean created = false;try {               // Recheck under lockCell[] rs; int m, j;//再次检查cells数组不为空并且长度大于0if ((rs = cells) != null &&(m = rs.length) > 0 &&rs[j = (m - 1) & h] == null) {rs[j] = r;// 表示执行成功created = true;}} finally {//去掉锁cellsBusy = 0;}// 成功跳出循环if (created)break;//失败说明被其它线程赋值了cells[i]位置continue;           // Slot is now non-empty}}collide = false;}/*** 小分支二：如果add方法中条件4通过cas加cell[i]失败则重新设置为true去找另一个cell*/else if (!wasUncontended)       // CAS already known to failwasUncontended = true;      // Continue after rehash/*** 小分支三：给cell[i]加值如果成功则直接退出*/else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x :fn.applyAsLong(v, x))))break;/*** 小分支四：如果cells发生了扩容或者当前cells数组长度大于了CPU的数量就存在冲突*/else if (n >= NCPU || cells != as)collide = false;            // At max size or stale/*** 小分支五：如果发生了冲突设置为true再次hash*/else if (!collide)collide = true;/*** 小分支六： 扩容*/else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {try {// 检查cells是否已经扩容if (cells == as) {      // Expand table unless staleCell[] rs = new Cell[n << 1];for (int i = 0; i < n; ++i)rs[i] = as[i];cells = rs;}} finally {cellsBusy = 0;}collide = false;continue;                   // Retry with expanded table}// 重新计算hashh = advanceProbe(h);}/*** 主分支二：初始化*/else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {boolean init = false;try {                           // Initialize tableif (cells == as) {Cell[] rs = new Cell[2];rs[h & 1] = new Cell(x);cells = rs;init = true;}} finally {cellsBusy = 0;}if (init)break;}/*** 主分支三：如果别人正在初始化就尝试CAS加base*/else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x :fn.applyAsLong(v, x))))break;                          // Fall back on using base}}

advanceProbe

    static final int advanceProbe(int probe) {probe ^= probe << 13;   // xorshiftprobe ^= probe >>> 17;probe ^= probe << 5;UNSAFE.putInt(Thread.currentThread(), PROBE, probe);return probe;}

怎么确保Probe是当前线程的
在Thread类中定义了三个变量

    @sun.misc.Contended("tlr")long threadLocalRandomSeed;/** Probe hash value; nonzero if threadLocalRandomSeed initialized */@sun.misc.Contended("tlr")int threadLocalRandomProbe;/** Secondary seed isolated from public ThreadLocalRandom sequence */@sun.misc.Contended("tlr")int threadLocalRandomSecondarySeed;