(201)Atomic*實現原理
成神之路，需要耐得住寂寞，開啟總結原始碼之旅。
我閱讀總結原始碼的目的不是為了炫技，我希望通過閱讀原始碼可以解決一些問題，也可以通過閱讀原始碼理解別人思想，以幫助我們更好的寫我們的程式碼。
引子
在多執行緒的場景中，我們需要如何同步資料，通常會使用synchronized或者lock來處理，使用了synchronized意味著核心態的一次切換。這是一個很重的操作。有沒有一種方式，可以比較便利的實現一些簡單的資料同步，比如計數器等等。concurrent包下的atomic提供我們這麼一種輕量級的資料同步的選擇。
他山之石
- 說一說Java的Unsafe類： ofollow,noindex">www.cnblogs.com/pkufork/p/j…
- java魔法之unsafe： leokongwq.github.io/2016/12/31/…
- java樂觀鎖實現案例： blog.csdn.net/zhangdehua6…
- Java併發問題--樂觀鎖與悲觀鎖以及樂觀鎖的一種實現方式-CAS: www.cnblogs.com/qjjazry/p/6…
- JDK8系列之LongAdder解析： www.jianshu.com/p/ec045c38e…
- jdk1.8 LongAdder原始碼學習： blog.csdn.net/u011392897/…
使用例子
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class App {
public static void main(String[] args) throws Exception {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100);
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
atomicInteger.getAndIncrement();
countDownLatch.countDown();
}
}.start();
}
countDownLatch.await();
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
複製程式碼
請暫時先忽略CountDownLatch，只是為了在主執行緒中等待所有子執行緒執行完，列印結果。這個結果永遠都是100。如果將AtomicInteger換成Integer，列印結果基本都是小於100。
原理
我們可以看一下AtomicInteger的程式碼
他的值是存在一個volatile的int裡面。volatile只能保證這個變數的可見性。不能保證他的原子性。
可以看看getAndIncrement這個類似i++的函式，可以發現，是呼叫了UnSafe中的getAndAddInt。
UnSafe是何方神聖？可以參考上面的文章瞭解一下，UnSafe提供了java可以直接操作底層的能力。 進一步，我們可以發現實現方式：
如何保證原子性： 自旋 + CAS（樂觀鎖） 。在這個過程中，通過compareAndSwapInt比較更新value值，如果更新失敗，重新獲取舊值，然後更新。
優缺點
CAS相對於其他鎖，不會進行核心態操作，有著一些效能的提升。但同時引入自旋，當鎖競爭較大的時候，自旋次數會增多。cpu資源會消耗很高。
換句話說，CAS+自旋適合使用在低併發有同步資料的應用場景。
jdk8做出的改進和努力
在jdk8中引入了4個新的計數器型別，LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder、DoubleAccumulator。他們都是繼承於Striped64。
在LongAdder 與AtomicLong有什麼區別？ Atomic*遇到的問題是，只能運用於低併發場景。因此LongAddr在這基礎上引入了分段鎖的概念。可以參考《JDK8系列之LongAdder解析》一起看看做了什麼。
大概就是當競爭不激烈的時候，所有執行緒都是通過CAS對同一個變數（Base）進行修改，當競爭激烈的時候，會將根據當前執行緒雜湊到對於Cell上進行修改（多段鎖）。
可以看到大概實現原理是：通過 CAS樂觀鎖 保證原子性，通過 自旋 保證當次修改的最終修改成功，通過**降低鎖粒度（多段鎖）**增加併發效能。