②. longAccumulate(x, null, uncontended)
- ①. 线程hash值:probe
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn, boolean wasUncontended) { //存储线程的probe值 int h; //如果getProbe()方法返回0,说明随机数未初始化 if ((h = getProbe()) == 0) { //这个if相当于给当前线程生成一个非0的hash值 //使用ThreadLocalRandom为当前线程重新计算一个hash值,强制初始化 ThreadLocalRandom.current(); // force initialization //重新获取probe值,hash值被重置就好比一个全新的线程一样,所以设置了wasUncontended竞争状态为true h = getProbe(); //重新计算了当前线程的hash后认为此次不算是一次竞争,都未初始化,肯定还不存在竞争激烈 //wasUncontended竞争状态为true wasUncontended = true; }
②. 刚刚初始化Cell[ ]数组(首次新建)
//CASE2:cells没有加锁且没有初始化,则尝试对它进行加锁,并初始化cells数组 /* cellsBusy:初始化cells或者扩容cells需要获取锁,0表示无锁状态,1表示其他线程已经持有了锁 cells == as == null 是成立的 casCellsBusy:通过CAS操作修改cellsBusy的值,CAS成功代表获取锁, 返回true,第一次进来没人抢占cell单元格,肯定返回true **/ else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) { //是否初始化的标记 boolean init = false; try { // Initialize table(新建cells) // 前面else if中进行了判断,这里再次判断,采用双端检索的机制 if (cells == as) { //如果上面条件都执行成功就会执行数组的初始化及赋值操作,Cell[] rs = new Cell[2]标识数组的长度为2 Cell[] rs = new Cell[2]; //rs[h & 1] = new Cell(x)表示创建一个新的cell元素,value是x值,默认为1 //h & 1 类似于我们之前hashmap常用到的计算散列桶index的算法, //通常都是hash&(table.len-1),同hashmap一个意思 //看这次的value是落在0还是1 rs[h & 1] = new Cell(x); cells = rs; init = true; } } finally { cellsBusy = 0; } if (init) break; }
③. 兜底(多个线程尝试CAS修改失败的线程会走这个分支)
//CASE3:cells正在进行初始化,则尝试直接在基数base上进行累加操作 //这种情况是cell中都CAS失败了,有一个兜底的方法 //该分支实现直接操作base基数,将值累加到base上, //也即其他线程正在初始化,多个线程正在更新base的值 else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)))) break;
④. Cell数组不再为空且可能存在Cell数组扩容
for (;;) { Cell[] as; Cell a; int n; long v; if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) { // CASE1:cells已经初始化了 // 当前线程的hash值运算后映射得到的Cell单元为null,说明该Cell没有被使用 if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) { //Cell[]数组没有正在扩容 if (cellsBusy == 0) { // Try to attach new Cell //先创建一个Cell Cell r = new Cell(x); // Optimistically create //尝试加锁,加锁后cellsBusy=1 if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { boolean created = false; try { // Recheck under lock Cell[] rs; int m, j; //将cell单元赋值到Cell[]数组上 //在有锁的情况下再检测一遍之前的判断 if ((rs = cells) != null && (m = rs.length) > 0 && rs[j = (m - 1) & h] == null) { rs[j] = r; created = true; } } finally { cellsBusy = 0;//释放锁 } if (created) break; continue; // Slot is now non-empty } } collide = false; } /** wasUncontended表示cells初始化后,当前线程竞争修改失败 wasUncontended=false,表示竞争激烈,需要扩容,这里只是重新设置了这个值为true, 紧接着执行advanceProbe(h)重置当前线程的hash,重新循环 */ else if (!wasUncontended) // CAS already known to fail wasUncontended = true; // Continue after rehash //说明当前线程对应的数组中有了数据,也重置过hash值 //这时通过CAS操作尝试对当前数中的value值进行累加x操作,x默认为1,如果CAS成功则直接跳出循环 else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)))) break; //如果n大于CPU最大数量,不可扩容,并通过下面的h=advanceProbe(h)方法修改线程的probe再重新尝试 else if (n >= NCPU || cells != as) collide = false; //扩容标识设置为false,标识永远不会再扩容 //如果扩容意向collide是false则修改它为true,然后重新计算当前线程的hash值继续循环 else if (!collide) collide = true; //锁状态为0并且将锁状态修改为1(持有锁) else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { try { if (cells == as) { // Expand table unless stale //按位左移1位来操作,扩容大小为之前容量的两倍 Cell[] rs = new Cell[n << 1]; for (int i = 0; i < n; ++i) //扩容后将之前数组的元素拷贝到新数组中 rs[i] = as[i]; cells = rs; } } finally { //释放锁设置cellsBusy=0,设置扩容状态,然后进行循环执行 cellsBusy = 0; } collide = false; continue; // Retry with expanded table } h = advanceProbe(h); }
③. Striped64.java
Striped64.java /** 1.LongAdder继承了Striped64类，来实现累加功能，它是实现高并发累加的工具类 2.Striped64的设计核心思路就是通过内部的分散计算来避免竞争 3.Striped64内部包含一个base和一个Cell[] cells数组,又叫hash表 4.没有竞争的情况下，要累加的数通过cas累加到base上；如果有竞争的话， 会将要累加的数累加到Cells数组中的某个cell元素里面 */ abstract class Striped64 extends Number { //CPU数量,即Cells数组的最大长度 static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); //存放Cell的hash表，大小为2的幂 transient volatile Cell[] cells; /* 1.在开始没有竞争的情况下,将累加值累加到base； 2.在cells初始化的过程中，cells处于不可用的状态，这时候也会尝试将通过cas操作值累加到base */ transient volatile long base; /* cellsBusy,它有两个值0或1,它的作用是当要修改cells数组时加锁, 防止多线程同时修改cells数组(也称cells表)，0为无锁，1位加锁，加锁的状况有三种: (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； */ transient volatile int cellsBusy; //低并发状态,还没有新建cell数组且写入进入base,刚好够用 //base罩得住,不用上cell数组 final boolean casBase(long cmp, long val) { //当前对象,在base位置上,将base(类似于AtomicLong中全局的value值),将base=0(cmp)改为1(value) return UNSAFE.compareAndSwapLong(this, BASE, cmp, val); } final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn, boolean wasUncontended) { //存储线程的probe值 int h; //如果getProbe()方法返回0,说明随机数未初始化 if ((h = getProbe()) == 0) { //这个if相当于给当前线程生成一个非0的hash值 //使用ThreadLocalRandom为当前线程重新计算一个hash值,强制初始化 ThreadLocalRandom.current(); // force initialization //重新获取probe值,hash值被重置就好比一个全新的线程一样,所以设置了wasUncontended竞争状态为true h = getProbe(); //重新计算了当前线程的hash后认为此次不算是一次竞争,都未初始化,肯定还不存在竞争激烈,wasUncontended竞争状态为true wasUncontended = true; } //如果hash取模映射得到的Cell单元不是null,则为true,此值也可以看作是扩容意向 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) { // CASE1:cells已经初始化了 // 当前线程的hash值运算后映射得到的Cell单元为null,说明该Cell没有被使用 if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) { //Cell[]数组没有正在扩容 if (cellsBusy == 0) { // Try to attach new Cell //先创建一个Cell Cell r = new Cell(x); // Optimistically create //尝试加锁,加锁后cellsBusy=1 if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { boolean created = false; try { // Recheck under lock Cell[] rs; int m, j; //将cell单元赋值到Cell[]数组上 //在有锁的情况下再检测一遍之前的判断 if ((rs = cells) != null && (m = rs.length) > 0 && rs[j = (m - 1) & h] == null) { rs[j] = r; created = true; } } finally { cellsBusy = 0;//释放锁 } if (created) break; continue; // Slot is now non-empty } } collide = false; } /** wasUncontended表示cells初始化后,当前线程竞争修改失败 wasUncontended=false,表示竞争激烈,需要扩容,这里只是重新设置了这个值为true, 紧接着执行advanceProbe(h)重置当前线程的hash,重新循环 */ else if (!wasUncontended) // CAS already known to fail wasUncontended = true; // Continue after rehash //说明当前线程对应的数组中有了数据,也重置过hash值 //这时通过CAS操作尝试对当前数中的value值进行累加x操作,x默认为1,如果CAS成功则直接跳出循环 else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)))) break; //如果n大于CPU最大数量,不可扩容,并通过下面的h=advanceProbe(h)方法修改线程的probe再重新尝试 else if (n >= NCPU || cells != as) collide = false; //扩容标识设置为false,标识永远不会再扩容 //如果扩容意向collide是false则修改它为true,然后重新计算当前线程的hash值继续循环 else if (!collide) collide = true; //锁状态为0并且将锁状态修改为1(持有锁) else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { try { if (cells == as) { // Expand table unless stale //按位左移1位来操作,扩容大小为之前容量的两倍 Cell[] rs = new Cell[n << 1]; for (int i = 0; i < n; ++i) //扩容后将之前数组的元素拷贝到新数组中 rs[i] = as[i]; cells = rs; } } finally { //释放锁设置cellsBusy=0,设置扩容状态,然后进行循环执行 cellsBusy = 0; } collide = false; continue; // Retry with expanded table } h = advanceProbe(h); } //CASE2:cells没有加锁且没有初始化,则尝试对它进行加锁,并初始化cells数组 /* cellsBusy:初始化cells或者扩容cells需要获取锁,0表示无锁状态,1表示其他线程已经持有了锁 cells == as == null 是成立的 casCellsBusy:通过CAS操作修改cellsBusy的值,CAS成功代表获取锁,返回true,第一次进来没人抢占cell单元格,肯定返回true **/ else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) { //是否初始化的标记 boolean init = false; try { // Initialize table(新建cells) // 前面else if中进行了判断,这里再次判断,采用双端检索的机制 if (cells == as) { //如果上面条件都执行成功就会执行数组的初始化及赋值操作,Cell[] rs = new Cell[2]标识数组的长度为2 Cell[] rs = new Cell[2]; //rs[h & 1] = new Cell(x)表示创建一个新的cell元素,value是x值,默认为1 //h & 1 类似于我们之前hashmap常用到的计算散列桶index的算法,通常都是hash&(table.len-1),同hashmap一个意思 rs[h & 1] = new Cell(x); cells = rs; init = true; } } finally { cellsBusy = 0; } if (init) break; } //CASE3:cells正在进行初始化,则尝试直接在基数base上进行累加操作 //这种情况是cell中都CAS失败了,有一个兜底的方法 //该分支实现直接操作base基数,将值累加到base上,也即其他线程正在初始化,多个线程正在更新base的值 else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)))) break; // Fall back on using base } } static final int getProbe() { return UNSAFE.getInt(Thread.currentThread(), PROBE); } }