Java並發程式設計中LongAdder的執行情況是怎樣的
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- 2023-05-09 12:52:15689瀏覽
longAccumulate方法
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
}
}程式碼較長，我們分段來分析，先介紹一下各部分的內容
第一部分：
for循環之前的程式碼，主要是取得執行緒的hash值，如果是0的話就強制初始化#第二部分：
for迴圈中第一個if語句，在Cell陣列中進行累加、擴容第三部分：
for循環中第一個else if語句，這部分的作用是建立Cell陣列並初始化第四部分：
for循環中第二個else if語句，當Cell陣列競爭激烈時嘗試在base上進行累加
執行緒hash值
int h;
if ((h = getProbe()) == 0) {
ThreadLocalRandom.current(); // force initialization
h = getProbe();
wasUncontended = true; // true表示没有竞争
}
boolean collide = false; // True if last slot nonempty 可以理解为是否需要扩容這部分的核心程式碼是getProbe方法，這個方法的作用就是取得執行緒的hash值，方便後面透過位元運算定位到Cell陣列中某個位置，如果是0的話就會進行強制初始化
初始化Cell陣列
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn,
boolean wasUncontended) {
// 省略...
for (;;) {
Cell[] as; Cell a; int n; long v;
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {
// 省略...
}
else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) { // 获取锁
boolean init = false; // 初始化标志
try { // Initialize table
if (cells == as) {
Cell[] rs = new Cell[2]; // 创建Cell数组
rs[h & 1] = new Cell(x); // 索引1位置创建Cell元素，值为x=1
cells = rs; // cells指向新数组
init = true; // 初始化完成
}
} finally {
cellsBusy = 0; // 释放锁
}
if (init)
break; // 跳出循环
}
else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x :
fn.applyAsLong(v, x))))
break; // Fall back on using base
}
}第一種情況下Cell陣列為null，所以會進入第一個else if語句，並且沒有其他執行緒可以操作，所以cellsBusy==0， cells==as也是true，casCellsBusy()嘗試對cellsBusy進行cas操作改成1也是true。
首先建立了一個有兩個元素的Cell數組，然後透過執行緒h & 1 的位元運算在索引1的位置設定一個value為1的Cell，然後重新賦值給cells，標記初始化成功，修改cellsBusy為0表示釋放鎖，最後跳出循環，初始化操作就完成了。
對base累加
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn,
boolean wasUncontended) {
// 省略...
for (;;) {
Cell[] as; Cell a; int n; long v;
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {
// 省略...
}
else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {
// 省略...
}
else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x :
fn.applyAsLong(v, x))))
break; // Fall back on using base
}
}第二個else if語句的意思是當Cell陣列中所有位置競爭都很激烈時，就嘗試在base上進行累加，可以理解為最後的保障
Cell數組初始化之後
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn,
boolean wasUncontended) {
// 省略...
for (;;) {
Cell[] as; Cell a; int n; long v;
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) { // as初始化之后满足条件
if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) { // as中某个位置的值为null
if (cellsBusy == 0) { // Try to attach new Cell 是否加锁
Cell r = new Cell(x); // Optimistically create 创建新Cell
if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { // 双重检查是否有锁，并尝试加锁
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) { // 重新检查该位置是否为null
rs[j] = r; // 该位置添加Cell元素
created = true; // 新Cell创建成功
}
} finally {
cellsBusy = 0; // 释放锁
}
if (created)
break; // 创建成功，跳出循环
continue; // Slot is now non-empty
}
}
collide = false; // 扩容标志
}
else if (!wasUncontended) // 上面定位到的索引位置的值不为null
wasUncontended = true; // 重新计算hash，重新定位其他索引位置重试
else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x :
fn.applyAsLong(v, x)))) // 尝试在该索引位置进行累加
break;
else if (n >= NCPU || cells != as) // 如果数组长度大于等于CPU核心数，就不能在扩容
collide = false; // At max size or stale
else if (!collide) // 数组长度没有达到最大值，修改扩容标志可以扩容
collide = true;
else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { // 尝试加锁
try {
if (cells == as) { // Expand table unless stale
Cell[] rs = new Cell[n << 1]; // 创建一个原来长度2倍的数组
for (int i = 0; i < n; ++i)
rs[i] = as[i]; // 把原来的元素拷贝到新数组中
cells = rs; // cells指向新数组
}
} finally {
cellsBusy = 0; // 释放锁
}
collide = false; // 已经扩容完成，修改标志不用再扩容
continue; // Retry with expanded table
}
h = advanceProbe(h); // 重新获取hash值
}
// 省略...
}根據程式碼中的註解分析一遍整體邏輯
#首先如果找到陣列某個位置上的值為
null，說明可以在這個位置進行操作，就建立一個新的Cell並初始化值為1放到這個位置，如果失敗了就重新計算hash值再重試定位到的位置已經有值了，說明線程之間產生了競爭，如果
wasUncontended是false就修改為true，並重新計算hash重試定位的位置有值且
wasUncontended已經是true，就嘗試在該位置進行累加當累加失敗時，判斷數組容量是否已經達到最大，如果是就不能進行擴容，只能
rehash並重試如果前面條件都不滿足，而擴容標誌
collide標記為false的話就修改為true，表示可以進行擴充，然後rehash重試先嘗試加鎖，成功了就進行擴容操作，每次擴容長度是之前的
2倍，然後把原來數組內容拷貝到新數組，擴容就完成了。
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