Java培訓(xùn)：java高性能并發(fā)計數(shù)器之巔峰對決

　　并發(fā)計數(shù)器各個方案介紹

　　方案概述

　　1. jdk5提供的原子更新長整型類 AtomicLong

　　2. synchronized

　　3. jdk8提供的 LongAdder 【單機(jī)推薦】

　　4. Redisson分布式累加器【分布式推薦】

　　方案介紹

　　jdk5提供的原子更新長整型類 AtomicLong

　　在JDK1.5開始就新增了并發(fā)的Integer/Long的操作工具類AtomicInteger和AtomicLong。

　　AtomicLong 利用底層操作系統(tǒng)的CAS來保證原子性，在一個死循環(huán)內(nèi)不斷執(zhí)行CAS操作，直到操作成功。不過，CAS操作的一個問題是在并發(fā)量比較大的時候，可能很多次的執(zhí)行CAS操作都不成功，這樣性能就受到較大影響。

　　示例代碼

AtomicLong value = new AtomicLong(0);  //定義
incrementAndGet(); //遞增1
```

　　synchronized

　　synchronized是一個重量級鎖，主要是因為線程競爭鎖會引起操作系統(tǒng)用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)切換，浪費(fèi)資源效率不高，在jdk1.5之前，synchronized沒有做任何優(yōu)化，但在jdk1.6做了性能優(yōu)化，它會經(jīng)歷偏向鎖，輕量級鎖，最后才到重量級鎖這個過程，在性能方面有了很大的提升，在jdk1.7的ConcurrentHashMap是基于ReentrantLock的實現(xiàn)了鎖，但在jdk1.8之后又替換成了synchronized，就從這一點可以看出JVM團(tuán)隊對synchronized的性能還是挺有信心的。下面我們分別來介紹下無鎖，偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖。

　　jdk8提供的 LongAdder 【單機(jī)推薦】

　　在JDK8中又新增了LongAdder，這是一個針對Long類型的數(shù)據(jù)的操作工具類。

　　那我們知道，在ConcurrentHashMap中，對Map分割成多個segment，這樣多個Segment的操作就可以并行執(zhí)行，從而可以提高性能。在JDK8中，LongAdder與ConcurrentHashMap類似，將內(nèi)部操作數(shù)據(jù)value分離成一個Cell數(shù)組，每個線程訪問時，通過Hash等算法映射到其中一個Cell上。

　　計算最終的數(shù)據(jù)結(jié)果，則是各個Cell數(shù)組的累計求和。

　　LongAddr常用api方法

add()：  //增加指定的數(shù)值；
increament()： //增加1；
decrement()： //減少1；
intValue();  //intValue();/floatValue()/doubleValue()：得到最終計數(shù)后的結(jié)果
sum()：//求和，得到最終計數(shù)結(jié)果
sumThenReset()：//求和得到最終計數(shù)結(jié)果，并重置value。
```

　　Redisson分布式累加器【分布式推薦】

　　基于Redis的Redisson分布式整長型累加器(LongAdder)采用了與java.util.concurrent.atomic.LongAdder類似的接口。通過利用客戶端內(nèi)置的LongAdder對象，為分布式環(huán)境下遞增和遞減操作提供了很高得性能。據(jù)統(tǒng)計其性能最高比分布式AtomicLong對象快 10000 倍以上。

RLongAddr itheimaLongAddr = redission.getLongAddr("itheimaLongAddr");
itheimaLongAddr.add(100);  //添加指定數(shù)量
itheimaLongAddr.increment(); //遞增1
itheimaLongAddr.increment(); //遞減1
itheimaLongAddr.sum(); //聚合求和
```

　　基于Redis的Redisson分布式雙精度浮點累加器(DoubleAdder)采用了與java.util.concurrent.atomic.DoubleAdder類似的接口。通過利用客戶端內(nèi)置的DoubleAdder對象，為分布式環(huán)境下遞增和遞減操作提供了很高得性能。據(jù)統(tǒng)計其性能最高比分布式AtomicDouble對象快 12000 倍。

　　示例代碼

RLongDouble itheimaDouble = redission.getLongDouble("itheimaLongDouble");
itheimaDouble.add(100);  //添加指定數(shù)量
itheimaDouble.increment(); //遞增1
itheimaDouble.increment(); //遞減1
itheimaDouble.sum(); //聚合求和
```

　　以上【整長型累加器】和【雙精度浮點累加器】完美適用于分布式統(tǒng)計計量場景。

　　各個方案性能測試

　　測試代碼

```
package com.itheima._01性能比較;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;

/**
 * @author 黑馬程序員
 */
public class CountTest {

    private int count = 0;

    @Test
    public void startCompare() {
        compareDetail(1, 100 * 10000);
        compareDetail(20, 100 * 10000);
        compareDetail(30, 100 * 10000);
        compareDetail(40, 100 * 10000);
        compareDetail(100, 100 * 10000);
    }

    /**
     * @param threadCount 線程數(shù)
     * @param times 每個線程增加的次數(shù)
     */
    public void compareDetail(int threadCount, int times) {
        try {
            System.out.println(String.format("threadCount: %s, times: %s", threadCount, times));
            long start = System.currentTimeMillis();
            testSynchronized(threadCount, times);
            System.out.println("testSynchronized cost: " + (System.currentTimeMillis() - start));

            start = System.currentTimeMillis();
            testAtomicLong(threadCount, times);
            System.out.println("testAtomicLong cost: " + (System.currentTimeMillis() - start));

            start = System.currentTimeMillis();
            testLongAdder(threadCount, times);
            System.out.println("testLongAdder cost: " + (System.currentTimeMillis() - start));
            System.out.println();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void testSynchronized(int threadCount, int times) throws InterruptedException {
        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            threadList.add(new Thread(()-> {
                for (int j = 0; j < times; j++) {
                    add();
                }
            }));
        }
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.start();
        }
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.join();
        }
    }

    public synchronized void add() {
        count++;
    }

    public void testAtomicLong(int threadCount, int times) throws InterruptedException {
        AtomicLong count = new AtomicLong();
        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            threadList.add(new Thread(()-> {
                for (int j = 0; j < times; j++) {
                    count.incrementAndGet();
                }
            }));
        }
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.start();
        }
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.join();
        }
    }

    public void testLongAdder(int threadCount, int times) throws InterruptedException {
        LongAdder count = new LongAdder();
        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            threadList.add(new Thread(()-> {
                for (int j = 0; j < times; j++) {
                    count.increment();
                }
            }));
        }
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.start();
        }
        for (Thread thread : threadList) {
            thread.join();
        }
    }
}
```

　　運(yùn)行結(jié)果

threadCount: 1, times: 1000000
testSynchronized cost: 69
testAtomicLong cost: 16
testLongAdder cost: 15

threadCount: 20, times: 1000000
testSynchronized cost: 639
testAtomicLong cost: 457
testLongAdder cost: 59

threadCount: 30, times: 1000000
testSynchronized cost: 273
testAtomicLong cost: 538
testLongAdder cost: 70

threadCount: 40, times: 1000000
testSynchronized cost: 312
testAtomicLong cost: 717
testLongAdder cost: 81

threadCount: 100, times: 1000000
testSynchronized cost: 719
testAtomicLong cost: 2098
testLongAdder cost: 225
```

　　結(jié)論

　　

　　并發(fā)量比較低的時候AtomicLong優(yōu)勢比較明顯，因為AtomicLong底層是一個樂觀鎖，不用阻塞線程，不斷cas即可。但是在并發(fā)比較高的時候用synchronized比較有優(yōu)勢，因為大量線程不斷cas，會導(dǎo)致cpu持續(xù)飆高，反而會降低效率

　　LongAdder無論并發(fā)量高低，優(yōu)勢都比較明顯。且并發(fā)量越高，優(yōu)勢越明顯

　　原理分析

　　AtomicLong 實現(xiàn)原子操作原理

　　非原子操作示例代碼

package com.itheima._02Unsafe測試;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @author 黑馬程序員
 */
public class Test1 {

    private int value = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Test1 test1 = new Test1();
        test1.increment();
        System.out.println("期待值：" + 100 * 100 + "，最終結(jié)果值：" + test1.value);
        //結(jié)果，期待值：10000，最終結(jié)果值：xxxx
    }

    private void increment() throws InterruptedException {
        List<Thread> list = new ArrayList<>();
        //啟動100個線程，每個線程對value進(jìn)行累加100次
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    value++;
                }
            });
            list.add(t);
            t.start();
        }

        //保證所有線程運(yùn)行完成
        for (Thread thread : list) {
            thread.join();
        }
    }

}
```

　　運(yùn)行效果

　　結(jié)論

　　> 可以發(fā)現(xiàn)輸出的結(jié)果值錯誤，這是因為 `value++` 不是一個原子操作，它將 `value++` 拆分成了 3 個步驟 `load、add、store`，多線程并發(fā)有可能上一個線程 add 過后還沒有 store 下一個線程又執(zhí)行了 load 了這種重復(fù)造成得到的結(jié)果可能比最終值要小。

　　AtomicLong是JDK1.5提供的原子操作示例代碼

package com.itheima._03AtomicLong的CAS原子操作示例;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**
 * @author 黑馬程序員
 */
public class Test2 {

    private AtomicLong value = new AtomicLong(0);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Test2 test1 = new Test2();
        test1.increment();
        System.out.println("期待值：" + 100 * 100 + "，最終結(jié)果值：" + test1.value);
        //結(jié)果，期待值：10000，最終結(jié)果值：10000
    }

    private void increment() throws InterruptedException {
        List<Thread> list = new ArrayList<>();
        //啟動100個線程，每個線程對value進(jìn)行累加100次
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    value.incrementAndGet();
                }
            });
            list.add(t);
            t.start();
        }

        //保證所有線程運(yùn)行完成
        for (Thread thread : list) {
            thread.join();
        }
    }

}
```

　　運(yùn)行效果

　　AtomicLong CAS原理介紹

　　1.使用volatile保證內(nèi)存可見性，獲取主存中最新的操作數(shù)據(jù)

　　2.使用CAS(Compare-And-Swap)操作保證數(shù)據(jù)原子性

　　CAS算法是jdk對并發(fā)操作共享數(shù)據(jù)的支持，包含了3個操作數(shù)

　　第一個操作數(shù)：內(nèi)存值value(V)

　　第二個操作數(shù)：預(yù)估值expect(O)

　　第三個操作數(shù)：更新值new(N)

　　含義：CAS比較交換的過程可以通俗的理解為CAS(V,O,N),包含三個值分別為:V 內(nèi)存地址(主存)存放的實際值;O 預(yù)期的值(舊值);N 更新的新值。當(dāng)V和O相同時,也就是說舊值和內(nèi)存中實際的值相同表明該值沒有被其他線程更改過,即該舊值O就是目前來說最新的值了,自然而然可以將新值N賦值給V;當(dāng)V和O不相同時，會一致循環(huán)下去直至修改成功。

　　AtomicLong底層CAS實現(xiàn)原子操作原理

　　查看incrementAndGet()方法源碼

public final long incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
}
```

getAndAddLong方法源碼

```java
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;
}
```

　　> 這里是一個循環(huán)CAS操作

　　compareAndSwapLong方法源碼

public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);
```

　　我們發(fā)現(xiàn)調(diào)用的是 native 的 `unsafe.compareAndSwapLong(Object obj, long valueOffset, Long expect, Long update)`，我們翻看 Hotspot 源碼發(fā)現(xiàn)在 unsafe.cpp 中定義了這樣一段代碼

　　> Unsafe中基本都是調(diào)用native方法，那么就需要去JVM里面找對應(yīng)的實現(xiàn)。

　　>

　　> 到`http://hg.openjdk.java.net/` 進(jìn)行一步步選擇下載對應(yīng)的hotspot版本，我這里下載的是`http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u60/hotspot/archive/tip.tar.gz`，

　　>

　　> 然后解hotspot目錄，發(fā)現(xiàn) `\src\share\vm\prims\unsafe.cpp`，這個就是對應(yīng)jvm相關(guān)的c++實現(xiàn)類了。

　　>

　　> 比如我們對CAS部分的實現(xiàn)很感興趣，就可以在該文件中搜索compareAndSwapInt，此時可以看到對應(yīng)的JNI方法為`Unsafe_CompareAndSwapInt`

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapLong(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jlong e, jlong x))
  UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwapLong");
  Handle p (THREAD, JNIHandles::resolve(obj));
  jlong* addr = (jlong*)(index_oop_from_field_offset_long(p(), offset));
#ifdef SUPPORTS_NATIVE_CX8
  return (jlong)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;
#else
  if (VM_Version::supports_cx8())
    return (jlong)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;
  else {
    jboolean success = false;
    MutexLockerEx mu(UnsafeJlong_lock, Mutex::_no_safepoint_check_flag);
    jlong val = Atomic::load(addr);
    if (val == e) { Atomic::store(x, addr); success = true; }
    return success;
  }
#endif
UNSAFE_END
```

　　Atomic::cmpxchg c++源碼

　　可以看到調(diào)用了“Atomic::cmpxchg”方法，“Atomic::cmpxchg”方法在linux_x86和windows_x86的實現(xiàn)如下。

　　linux_x86的實現(xiàn)：

inline jint     Atomic::cmpxchg    (jint     exchange_value, volatile jint*     dest, jint     compare_value) {
  int mp = os::is_MP();
  __asm__ volatile (LOCK_IF_MP(%4) "cmpxchgl %1,(%3)"
                    : "=a" (exchange_value)
                    : "r" (exchange_value), "a" (compare_value), "r" (dest), "r" (mp)
                    : "cc", "memory");
  return exchange_value;
}
```

　　windows_x86的實現(xiàn)(c++源文件)：

inline jint     Atomic::cmpxchg    (jint     exchange_value, volatile jint*     dest, jint     compare_value) {
  // alternative for InterlockedCompareExchange
  int mp = os::is_MP();
  __asm {
    mov edx, dest
    mov ecx, exchange_value
    mov eax, compare_value
    LOCK_IF_MP(mp)
    cmpxchg dword ptr [edx], ecx
  }
}
```

　　Atomic::cmpxchg方法解析：

　　mp是“os::is_MP()”的返回結(jié)果，“os::is_MP()”是一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用來判斷當(dāng)前系統(tǒng)是否為多處理器。

　　如果當(dāng)前系統(tǒng)是多處理器，該函數(shù)返回1。

　　否則，返回0。

　　LOCK_IF_MP(mp)會根據(jù)mp的值來決定是否為cmpxchg指令添加lock前綴。

　　如果通過mp判斷當(dāng)前系統(tǒng)是多處理器(即mp值為1)，則為cmpxchg指令添加lock前綴。

　　否則，不加lock前綴。

　　這是一種優(yōu)化手段，認(rèn)為單處理器的環(huán)境沒有必要添加lock前綴，只有在多核情況下才會添加lock前綴，因為lock會導(dǎo)致性能下降。cmpxchg是匯編指令，作用是比較并交換操作數(shù)。

　　> 底層會調(diào)用cmpxchg匯編指令，如果是多核處理器會加鎖實現(xiàn)原子操作

　　反匯編指令查詢

　　查看java程序運(yùn)行的匯編指令資料

　　將上圖2個文件拷貝到j(luò)re\bin目錄下，如下圖

　　配置運(yùn)行參數(shù)

　　```

　　-server -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -XX:CompileCommand=compileonly,*

　　```

　　運(yùn)行Test2效果

　　synchronized 實現(xiàn)同步操作原理

　　鎖對象

　　java中任何一個對象都可以稱為鎖對象，原因在于java對象在內(nèi)存中存儲結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

　　在對象頭中主要存儲的主要是一些運(yùn)行時的數(shù)據(jù)，如下所示：

　　其中 在Mark Work中存儲著該對象作為鎖時的一些信息,如下所示是Mark Work中在64位系統(tǒng)中詳細(xì)信息：

　　偏向鎖

　　在無競爭環(huán)境中(沒有并發(fā))使用一種鎖

　　> 偏向鎖的作用是當(dāng)有線程訪問同步代碼或方法時，線程只需要判斷對象頭的Mark Word中判斷一下是否有偏向鎖指向線程ID.

　　>

　　> 偏向鎖記錄過程

　　>

　　> - 線程搶到了對象的同步鎖(鎖標(biāo)志為01參考上圖即無其他線程占用)

　　> - 對象Mark World 將是否偏向標(biāo)志位設(shè)置為1

　　> - 記錄搶到鎖的線程ID

　　> - 進(jìn)入偏向狀態(tài)

　　輕量級鎖

　　當(dāng)有另外一個線程競爭獲取這個鎖時，由于該鎖已經(jīng)是偏向鎖，當(dāng)發(fā)現(xiàn)對象頭 Mark Word 中的線程 ID 不是自己的線程 ID，就會進(jìn)行 CAS 操作獲取鎖，**如果獲取成功**，直接替換 Mark Word 中的線程 ID 為自己的 ID，該鎖會保持偏向鎖狀態(tài);**如果獲取鎖失敗**，代表當(dāng)前鎖有一定的競爭，偏向鎖將升級為輕量級鎖。

　　- 舉個例子來說明一下什么時候需要升級偏向鎖

　　假設(shè)A線程 持有鎖 X(此時X是偏向鎖) 這是有個B線程也同樣用到了鎖X,而B線程在檢查鎖對象的Mark World時發(fā)現(xiàn)偏向鎖的線程ID已經(jīng)指向了線程A。這時候就需要升級鎖X為輕量級鎖。輕量級鎖意味著標(biāo)示該資源現(xiàn)在處于競爭狀態(tài)。

　　當(dāng)有其他線程想訪問加了輕量級鎖的資源時，會使用自旋鎖優(yōu)化，來進(jìn)行資源訪問。

　　> 自旋策略

　　>

　　> JVM 提供了一種自旋鎖，可以通過自旋方式不斷嘗試獲取鎖，從而避免線程被掛起阻塞。這是基于大多數(shù)情況下，線程持有鎖的時間都不會太長，畢竟線程被掛起阻塞可能會得不償失。

　　>

　　> 從 JDK1.7 開始，自旋鎖默認(rèn)啟用，自旋次數(shù)由 JVM 設(shè)置決定，這里我不建議設(shè)置的重試次數(shù)過多，因為 CAS 重試操作意味著長時間地占用 CPU。自旋鎖重試之后如果搶鎖依然失敗，同步鎖就會升級至重量級鎖，鎖標(biāo)志位改為 10。在這個狀態(tài)下，未搶到鎖的線程都會進(jìn)入 Monitor，之后會被阻塞在 _WaitSet 隊列中。

　　重量級鎖

　　自旋失敗，很大概率 再一次自選也是失敗，因此直接升級成重量級鎖，進(jìn)行線程阻塞，減少cpu消耗。

　　當(dāng)鎖升級為重量級鎖后，未搶到鎖的線程都會被阻塞，進(jìn)入阻塞隊列。

　　重量級鎖在高并發(fā)下性能就會變慢，因為所有沒有獲取鎖的線程會進(jìn)行阻塞等待，到獲取鎖的時候被喚醒，這些操作都是消耗很多資源。

　　輕量級鎖膨脹流程圖

　　LongAdder 實現(xiàn)原子操作原理

　　LongAdder實現(xiàn)高并發(fā)計數(shù)實現(xiàn)思路

　　LongAdder實現(xiàn)高并發(fā)的秘密就是用空間換時間，對一個值的cas操作，變成對多個值的cas操作，當(dāng)獲取數(shù)量的時候，對這多個值加和即可。

　　測試代碼

```
package com.itheima._04LongAddr使用測試;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.atomic.LongAccumulator;
import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;
import java.util.function.LongBinaryOperator;

/**
 * @author 黑馬程序員
 */
public class Test3 {

    private LongAdder value = new LongAdder(); //默認(rèn)初始值0

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Test3 test1 = new Test3();
        test1.increment();
        System.out.println("期待值：" + 100 * 100 + "，最終結(jié)果值：" + test1.value.sum());
        //結(jié)果，期待值：10000，最終結(jié)果值：10000
    }

    private void increment() throws InterruptedException {
        List<Thread> list = new ArrayList<>();
        //啟動100個線程，每個線程對value進(jìn)行累加100次
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread t = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    value.increment();
                }
            });
            list.add(t);
            t.start();
        }

        //保證所有線程運(yùn)行完成
        for (Thread thread : list) {
            thread.join();
        }

    }

}
```

　　源碼分析

　　1. 先對base變量進(jìn)行cas操作，cas成功后返回

　　2. 對線程獲取一個hash值(調(diào)用getProbe)，hash值對數(shù)組長度取模，定位到cell數(shù)組中的元素，對數(shù)組中的元素進(jìn)行cas

　　增加數(shù)量源碼

public void increment() {
    add(1L);
}
```

```java
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);
    }
}
```

　　當(dāng)數(shù)組不為空，并且根據(jù)線程hash值定位到數(shù)組某個下標(biāo)中的元素不為空，對這個元素cas成功則直接返回，否則進(jìn)入longAccumulate方法

　　1. cell數(shù)組已經(jīng)初始化完成，主要是在cell數(shù)組中放元素，對cell數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)容等操作

　　2. cell數(shù)組沒有初始化，則對數(shù)組進(jìn)行初始化

　　3. cell數(shù)組正在初始化，這時其他線程利用cas對baseCount進(jìn)行累加操作

　　完整代碼

final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn,
                          boolean wasUncontended) {
    int h;
    if ((h = getProbe()) == 0) {
        ThreadLocalRandom.current(); // force initialization
        h = getProbe();
        wasUncontended = true;
    }
    boolean collide = false;                // True if last slot nonempty
    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) {       // Try to attach new Cell
                    Cell r = new Cell(x);   // Optimistically create
                    if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
                        boolean created = false;
                        try {               // Recheck under lock
                            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;           // Slot is now non-empty
                    }
                }
                collide = false;
            }
            else if (!wasUncontended)       // CAS already known to fail
                wasUncontended = true;      // Continue after rehash
            else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x :
                                         fn.applyAsLong(v, x))))
                break;
            else if (n >= NCPU || cells != as)
                collide = false;            // At max size or stale
            else if (!collide)
                collide = true;
            else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
                try {
                    if (cells == as) {      // Expand table unless stale
                        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;                   // Retry with expanded table
            }
            h = advanceProbe(h);
        }
        else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {
            boolean init = false;
            try {                           // Initialize table
                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;                          // Fall back on using base
    }
}
```

　　獲取計算數(shù)量源碼

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;
}
```

　　需要注意的是，調(diào)用sum()返回的數(shù)量有可能并不是當(dāng)前的數(shù)量，因為在調(diào)用sum()方法的過程中，可能有其他數(shù)組對base變量或者cell數(shù)組進(jìn)行了改動,所以需要確保所有線程運(yùn)行完再獲取就是準(zhǔn)確值

　　LongAdder 的前世今生

　　其實在 Jdk1.7 時代，LongAdder 還未誕生時，就有一些人想著自己去實現(xiàn)一個高性能的計數(shù)器了，比如一款 Java 性能監(jiān)控框架 dropwizard/metrics 就做了這樣事，在早期版本中，其優(yōu)化手段并沒有 Jdk1.8 的 LongAdder 豐富，而在 metrics 的最新版本中，其已經(jīng)使用 Jdk1.8 的 LongAdder 替換掉了自己的輪子。在最后的測評中，我們將 metrics 版本的 LongAdder 也作為一個參考對象。

　　應(yīng)用場景

　　AtomicLong等原子類的使用

　　并發(fā)少競爭少(讀多寫少)的計數(shù)原子操作

　　LongAdder 的使用

　　高性能計數(shù)器的首選方案, 單體項目建議使用LongAddr，分布式環(huán)境建議使用Redisson分布式累加器

　　應(yīng)用場景功能：獲取全局自增id值

　　Synchronized與Lock的使用比較

　　Synchronized 適合少量的同步并發(fā)競爭

　　Lock 適合大量的同步并發(fā)競爭

　　總結(jié)

　　并發(fā)情況優(yōu)化鎖思路：

　　互斥鎖 -> 樂觀鎖 -> 鎖的粒度控制

　　在Java中對應(yīng)的實現(xiàn)方式：

　　ReentrantLock或者Syschronized -> CAS + Volatile -> 拆分競爭點(longAddr，分布式累加器,ConcurrentHashMap等)

　　ReentrantLock或者Syschronized 在高并發(fā)時都存在獲取鎖等待、阻塞、喚醒等操作，所以在使用的使用注意拆分競爭點。

　　AtomicLong

　　1. 并發(fā)量非常高，可能導(dǎo)致都在不停的爭搶該值，可能導(dǎo)致很多線程一致處于循環(huán)狀態(tài)而無法更新數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致 CPU 資源的消耗過高。解決這個問題需要使用LongAdder

　　2. ABA 問題，比如說上一個線程增加了某個值，又改變了某個值，然后后面的線程以為數(shù)據(jù)沒有發(fā)生過變化，其實已經(jīng)被改動了。解決這個問題請參考《擴(kuò)展：原子更新字段類-ABA問題解決》

　　synchronized

　　synchronized鎖升級實際上是把本來的悲觀鎖變成了 在一定條件下 使用無所(同樣線程獲取相同資源的偏向鎖)，以及使用樂觀(自旋鎖 cas)和一定條件下悲觀(重量級鎖)的形式。

　　偏向鎖:適用于單線程適用鎖的情況

　　輕量級鎖：適用于競爭較不激烈的情況(這和樂觀鎖的使用范圍類似)

　　重量級鎖：適用于競爭激烈的情況

　　LongAdder

　　- AtomicLong ：并發(fā)場景下讀性能優(yōu)秀，寫性能急劇下降，不適合作為高性能的計數(shù)器方案。內(nèi)需求量少。

　　- LongAdder ：并發(fā)場景下寫性能優(yōu)秀，讀性能由于組合求值的原因，不如直接讀值的方案，但由于計數(shù)器場景寫多讀少的緣故，整體性能在幾個方案中最優(yōu)，是高性能計數(shù)器的首選方案。由于 Cells 數(shù)組以及緩存行填充的緣故，占用內(nèi)存較大。

　　最佳方案

　　高性能計數(shù)器的首選方案, 單體項目建議使用LongAddr，分布式環(huán)境建議使用Redisson分布式累加器

　　應(yīng)用場景功能：獲取全局自增id值