Java高并发16-LongAdder类源码解析（下）

一、复习

• 上次连载简单的介绍了其他函数的作用以及功能

二、完整的LongAdder类源码

package com.ruigege.AtomicOperationClass4;
import java.util.function.LongBinaryOperator;

import sun.misc.Unsafe;

@sun.misc.Contended public class LongAdderTest {
 
 volatile long value;
 
 public LongAdderTest(long value) {
  this.value = value;
 }

 private static final Unsafe unsafe;
 private static final long valueOffset;
 static {
  try {
   unsafe = Unsafe.getUnsafe();
   Class<?> ak = Cell.class;
   valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(ak.getDeclaredField("value"));
  }catch(Exception e) {
   throw new Error(e);
  }
 }
 
 final long cas(long cmp,long val) {
  return unsafe.compareAndSwapLong(this,valueOffset,cmp,val);
 }
 
 public long sum() {
  Cell[] as = cells;
  long sum = base;
  if(as != null) {
   for (int i=0;i<as.length;i++) {
    if(Cell[i] != null) {
     sum += Cell[i].value;
    }
   }
  }
 }
 
 public void reset() {
  Cell[] as = cells;
  base = 0L;
  if(as != null) {
   for (int i=0;i<as.length;i++) {
    if(as[i] != null) {
     as[i].value = 0L;
    }
   }
  }
 }
 
 public long sunThenReset() {
  Cell[] as = cells;
  int sum = base;
  if(as != null) {
   for (int i=0;i<as.length;i++) {
    if(as[i] != null) {
     sum += as[i];
     as[i] = 0L;
     
    }
   }
  }
 }
 
 public void add(long x) {
  Cell[] as;
  long b,v;
  int m;
  Cell a;
  if((as = cells) != null) || !caseBase(b=base,b+x)){
   //如果as是一个空数组，也就是第一个是false，那么会去判断第二个，第二个函数，其实就是一个CAS操作，
   //空数组就意味着没有初始化数组，这个LongAdder实例，里面就一个base变量，也就是说并发量太小了，不足以
   //初始化数组，这时这个实例就是一个AtomicLong实例，没有区别，第二个判断就是给base赋值为最新的增长量
   //如果cas失败了，那么就进入到下面的判断语句中
   boolean uncontended = true;
   if(as==null || (m = as.length-1)<0 || (a = as[getProbe() & m]) == null || !(uncontended=a.cas(v=a.value,v+x))){
    /**
     * 四个判断条件，逐步深入
     * （1）如果数组为空，继续执行判断体内；不为空，看第二个条件
     * （2）如果数组中元素为0，继续执行判断体内；不少于1个，看第三个条件
     * （3）getProbe()函数用于获取获取当前线程中变量threadLocalRandomProbe的值，这个值一开始为0，在接下
     * 来的判断体中会进行初始化，并且当前线程通过分配的Cell元素的cas函数来保证对Cell元素value值更新的原子性。
     * 这第三个就是为了找到一个数组中的Cell变量，我们暂且看到是0&m,那就是0了，也就是啊as[0]赋值给a，并且如果是空的，则直接
     * 进入到判断执行体；如果不为空，接着看第四个判断条件
     * （4）第四个判断条件就是刚才的那个a使用CAS操作来更新值，如果更新失败了就进入到执行体
     */
    longAccumulate(x,null,uncontended);
   }
  }
 }
 
 final boolean casBase(long cmp,long val) {
  return UNSAFE.compareAndSwapLong(this,BASE,cmp,val);
 }
 
 final void longAccumulate(long x,LongBinaryOperator fn,boolean wasUncontended) {
  //初始化当前线程的变量threadLocalRandomProbe的值
  //代码6
  int h;
  if(h = getProbe() == 0) {
   ThreadLocalRandom.current();//获取一个随机数的实例
   h = getProbe();//初始化
   //这个变量在计算当前线程应该被分配到cells数组的哪一个Cell元素的时候会用到
   wasUncontended = true;//contend争夺，辩称
  }
  
  boolean collide = false;//collide冲突，碰撞
  for(;;) {
   Cell[] as;Cell a;int n;long v;
   if((as=cells) != null && (n=as.length)>0) {//当前线程调用了add方法并且根据当前线程的随机数threadLocalRandomProbe和cells元素的个数计算要访问的Cell元素下
    //下标，然后如果发现对应下标元素的值为null，则新增一个cell元素到cells数组，并且在将其提娜佳到cells数组之前要竞争设置cellsBusy为1
    if((a=as[(n-1) &h]) == null) {
     if(cellsBusy == 0) {
      Cell r = new Cell(x);
      if(cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
       boolean created = false;
      }
      try {
       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;
     }
    }
    collide = false;
   }else if(!wasUntended) {
    wasUncontended = true;
   }else if(a.cas(v=a.value,((fn==null)?v+x : fn.applyAsLong(v,x)))) {
    break;
   }else if(n >= NCPU || cells != as) {
    collide = false;
   }else if(!collide) {
    collide = ture;
   }else if(cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {
    try {
     if(cells == as) {
      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;
   }
   h = advanceProbe(h);
  }
  //代码14，这里进行的是cells数组初始化
  /**
   * 1.cellsBusy是一个标示，成员变量，用来实现自旋锁，状态值只有0和1，当创建Cell元素，扩容Cell数组或者
   * 初始化数组，使用CAS操作来保证同时只有一个线程可以进行其中之一操作
   * 2.为0的时候说明cells数组没有被初始化或者扩容，也没有新建Cell元素；为1说明cells数组在被初始化或者扩容，或者当前新建了Cell元素；通过CAS操作来进行0或1状态切换，这里使用了casCellBusy函数
   * 3.假设当前线程通过CAS设置cellsBusy为1，则当前线程开始初始化操作，那么这个时候其他线程就不能进行扩容了。
   */
  else if(cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()){
   boolean init = false;
   try {
    //因为在多线程下，所以有必要再次判断一下
    if(cells == as) {
     //初始化数组容量为2
     Cell[] rs = new Cell[2];
     //h&l用来计算当前线程应该访问cell数组的哪个位置
     //也就是使用当前线程的threadLocalRandomProbe变量值和cells数组元素个数-1做与运算
     rs[h&l] = new Cell(x);
     cells = rs;
     //标示数组已经完成初始化
     init = true;
    }
   }finally {
    //最后重置了cellBusys标记，这里没有使用CAS操作，但是却是线程安全的，因为该变量是一个
    //volatile变量，保证了内存可见性，另外扩容后的cells数组里面除了包含复制过来的元素外，还包含其他元素，这些元素的值
    //都是null，
    cellsBusy = 0;
   }
   if(init) {
    break;
   }
  }else if(casBase(v = base,((fn == null) ? v+x:fn.applyAsLong(v,x)))) {
   break; 
  }
  
 }
}

三、源码：

• 所在包：com.ruigege.AtomicOperationClass4
• https://github.com/ruigege66/ConcurrentJava
• CSDN：https://blog.csdn.net/weixin_44630050
• 博客园：https://www.cnblogs.com/ruigege0000/
• 欢迎关注微信公众号：傅里叶变换，个人账号，仅用于技术交流