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Java并發編程之LongAdder執行情況是什么

發布時間:2023-04-28 15:24:35 來源:億速云 閱讀:140 作者:iii 欄目:開發技術

這篇文章主要介紹“Java并發編程之LongAdder執行情況是什么”,在日常操作中,相信很多人在Java并發編程之LongAdder執行情況是什么問題上存在疑惑,小編查閱了各式資料,整理出簡單好用的操作方法,希望對大家解答”Java并發編程之LongAdder執行情況是什么”的疑惑有所幫助!接下來,請跟著小編一起來學習吧!

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
    }
}

代碼較長,我們分段來分析,首先介紹一下各部分的內容

  • 第一部分:for循環之前的代碼,主要是獲取線程的hash值,如果是0的話就強制初始化

  • 第二部分:for循環中第一個if語句,在Cell數組中進行累加、擴容

  • 第三部分:for循環中第一個else if語句,這部分的作用是創建Cell數組并初始化

  • 第四部分:for循環中第二個else if語句,當Cell數組競爭激烈時嘗試在base上進行累加

線程hash值

int h; 
if ((h = getProbe()) == 0) { 
    ThreadLocalRandom.current(); // force initialization 
    h = getProbe(); 
    wasUncontended = true;   // true表示沒有競爭
} 
boolean collide = false; // True if last slot nonempty 可以理解為是否需要擴容

這部分的核心代碼是getProbe方法,這個方法的作用就是獲取線程的hash值,方便后面通過位運算定位到Cell數組中某個位置,如果是0的話就會進行強制初始化

初始化Cell數組

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()) {  // 獲取鎖
            boolean init = false;  // 初始化標志
            try {                           // Initialize table
                if (cells == as) {
                    Cell[] rs = new Cell[2];  // 創建Cell數組
                    rs[h & 1] = new Cell(x);  // 索引1位置創建Cell元素,值為x=1
                    cells = rs;   // cells指向新數組
                    init = true;  // 初始化完成
                }
            } finally {
                cellsBusy = 0;  // 釋放鎖
            }
            if (init)
                break;  // 跳出循環
        }
        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數組為null,所以會進入第一個else if語句,并且沒有其他線程進行操作,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。

首先創建了一個有兩個元素的Cell數組,然后通過線程h & 1 的位運算在索引1的位置設置一個value1Cell,然后重新賦值給cells,標記初始化成功,修改cellsBusy0表示釋放鎖,最后跳出循環,初始化操作就完成了。

對base進行累加

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數組中所有位置競爭都很激烈時,就嘗試在base上進行累加,可以理解為最后的保障

Cell數組初始化之后

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初始化之后滿足條件
            if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {  // as中某個位置的值為null
                if (cellsBusy == 0) {       // Try to attach new Cell 是否加鎖
                    Cell r = new Cell(x);   // Optimistically create 創建新Cell
                    if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { // 雙重檢查是否有鎖,并嘗試加鎖
                        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) {  // 重新檢查該位置是否為null
                                rs[j] = r;  // 該位置添加Cell元素
                                created = true;  // 新Cell創建成功
                            }
                        } finally {
                            cellsBusy = 0;  // 釋放鎖
                        }
                        if (created)
                            break;  // 創建成功,跳出循環
                        continue;           // Slot is now non-empty
                    }
                }
                collide = false;  // 擴容標志
            }
            else if (!wasUncontended)       // 上面定位到的索引位置的值不為null
                wasUncontended = true;      // 重新計算hash,重新定位其他索引位置重試
            else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x :
                                         fn.applyAsLong(v, x))))  // 嘗試在該索引位置進行累加
                break;
            else if (n >= NCPU || cells != as)  // 如果數組長度大于等于CPU核心數,就不能在擴容
                collide = false;            // At max size or stale
            else if (!collide)  // 數組長度沒有達到最大值,修改擴容標志可以擴容
                collide = true;
            else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { // 嘗試加鎖
                try {
                    if (cells == as) {      // Expand table unless stale
                        Cell[] rs = new Cell[n << 1];  // 創建一個原來長度2倍的數組
                        for (int i = 0; i < n; ++i)
                            rs[i] = as[i];  // 把原來的元素拷貝到新數組中
                        cells = rs;  // cells指向新數組
                    }
                } finally {
                    cellsBusy = 0;  // 釋放鎖
                }
                collide = false;  // 已經擴容完成,修改標志不用再擴容
                continue;                   // Retry with expanded table
            }
            h = advanceProbe(h);  // 重新獲取hash值
        }
        // 省略...
}

根據代碼中的注釋分析一遍整體邏輯

  • 首先如果找到數組某個位置上的值為null,說明可以在這個位置進行操作,就創建一個新的Cell并初始化值為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wasUncontendedfalse就修改為true,并重新計算hash重試

  • 定位的位置有值并且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并重試

  • 如果前面條件都不滿足,并且擴容標志collide標記為false的話就修改為true,表示可以進行擴容,然后rehash重試

  • 首先嘗試加鎖,成功了就進行擴容操作,每次擴容長度是之前的2倍,然后把原來數組內容拷貝到新數組,擴容就完成了。

到此,關于“Java并發編程之LongAdder執行情況是什么”的學習就結束了,希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習,快去試試吧!若想繼續學習更多相關知識,請繼續關注億速云網站,小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章!

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