AtomicXXX 用的好好的，阿里為什么推薦使用 LongAdder？面試必問(wèn)！

面試連環(huán)炮

先來(lái)一連炮簡(jiǎn)單的面試，看你能頂住幾輪？

棧長(zhǎng)：

1、多線(xiàn)程情況下，進(jìn)行數(shù)字累加（count++）要注意什么？

張三：

要注意給累加方法加同步鎖，不然會(huì)出現(xiàn)變量可見(jiàn)性問(wèn)題，變量值被其他線(xiàn)程覆蓋出現(xiàn)不一致的情況

棧長(zhǎng)：

2、保證變量可見(jiàn)性，用 volatile 修飾不就行了嗎？

張三：

volatile 是可以保證可見(jiàn)性，但不能保證原子性和線(xiàn)程安全

棧長(zhǎng)：

3、除了加同步鎖這種方案，還有別的方法嗎？

張三：

還可以用 JDK 中的原子類(lèi)，比如：AtomicInteger、AtomicLong，它們是通過(guò) CAS 算法實(shí)現(xiàn)的一種樂(lè)觀鎖

棧長(zhǎng)：

4、不錯(cuò)，還知道別的么？

張三：

呃……

認(rèn)真的，你能頂住幾輪？

這些問(wèn)題是 Java 程序員面試過(guò)程中必問(wèn)的，出場(chǎng)率賊高，Java 程序員必懂，這些題在Java面試庫(kù)小程序中也都有詳細(xì)答案，這里就不展開(kāi)了。

你還知道別的么？最后一輪的答案就是今天的主題！

更好的選擇：LongAdder

你還在用 AtomicInteger、AtomicLong 原子類(lèi)進(jìn)行并發(fā)累加操作嗎？那你就 OUT 了！

除了 AtomicInteger、AtomicLong，其實(shí)在 JDK 8 中更建議使用 LongAdder 進(jìn)行原子性操作，性能更好，如果你使用的還是 JDK 7-，那當(dāng)我沒(méi)說(shuō)，即使如此，也不能找借口不知道，畢竟 JDK 8 是現(xiàn)在的主流應(yīng)用版本了。

阿里巴巴最新的 Java開(kāi)發(fā)手冊(cè) 是這么定義的：

這份阿里巴巴完整的 Java 開(kāi)發(fā)手冊(cè)，可以關(guān)注公眾號(hào)：Java核心技術(shù)，回復(fù)：手冊(cè)，即可下載高清完整版。

如果你還沒(méi)有用過(guò) LongAdder，不妨看看本文，刷新你的認(rèn)知，棧長(zhǎng)帶你漲知識(shí)！

為什么搞出了 LongAdder？

我們都知道在 JDK 5 中搞出了 AtomicInteger、AtomicLong 等原子類(lèi)，這也是在 JDK 8 之前普遍用的原子性操作類(lèi)，來(lái)看下 AtomicLong 的累加源碼：

大家都知道這些原子類(lèi)都是通過(guò) CAS 算法實(shí)現(xiàn)的樂(lè)觀鎖，通過(guò)舊值和現(xiàn)有的值不斷循環(huán)比對(duì)，直到比對(duì)成功才修改成功結(jié)束循環(huán)。

這樣就會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，如果并發(fā)數(shù)很高的話(huà)，就會(huì)造成過(guò)多的沒(méi)有必要的 "循環(huán)"，這勢(shì)必會(huì)影響 CPU 的性能。

所以，JDK 8 又搞出來(lái)了一個(gè) LongAdder，也在 atomic 包下：

大家可以看到，在同級(jí)包中還有一個(gè) LongAccumulator 類(lèi)，這個(gè)這篇不展開(kāi)，棧長(zhǎng)下次再另開(kāi)一篇具體分析，關(guān)注公眾號(hào)：Java技術(shù)棧，寫(xiě)完我會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行推送。

LongAdder 為什么性能更好？

來(lái)分析下 LongAdder 類(lèi)的源碼：

在 LongAdder 中維護(hù)了一個(gè) Cell 數(shù)組，當(dāng) Cell 它不為空時(shí)，size 是 2 的次冪大小，每個(gè) Cell 數(shù)組里面都有一個(gè)初始值為 0 的 long 變量，用來(lái)存儲(chǔ)每個(gè) Cell 的值：

然后其中的 sum 方法用來(lái)對(duì) Cell 數(shù)組進(jìn)行求和再加上 base 基礎(chǔ)值進(jìn)行返回：

關(guān)于 base 基礎(chǔ)值：

LongAdder 并不會(huì)一開(kāi)始就創(chuàng)建 Cell 數(shù)組，其本身也會(huì)維護(hù)一個(gè) base 基礎(chǔ)值，當(dāng) CAS 更新失敗時(shí)才進(jìn)行創(chuàng)建或者擴(kuò)容。

來(lái)看下 AtomicXXX 和 LongAdder 更新對(duì)比圖：

Cell 數(shù)組相當(dāng)于一個(gè)分段的概念，把 AtomicXXX 中的一個(gè)值分成了多個(gè)值進(jìn)行管理，當(dāng) CAS 更新失敗時(shí)不再當(dāng)前循環(huán)重試，而是嘗試獲取其他的資源鎖，這樣就降低了對(duì)于 AtomicXXX 中的單個(gè)資源的競(jìng)爭(zhēng)，所以 LongAdder 的性能更高。

雖然 LongAdder 性能更好，那有沒(méi)有缺點(diǎn)呢？

LongAdder 帶來(lái)了良好的性能，代價(jià)肯定也是有的，既然維護(hù)了 Cell 數(shù)組，也就意味著要占用更多的內(nèi)存空間，以空間換時(shí)間，也是值得的。

實(shí)戰(zhàn)測(cè)試

既然官方都說(shuō)在高并發(fā)的情況下性能更好，事實(shí)是否如此呢？

棧長(zhǎng)必須實(shí)戰(zhàn)測(cè)試一翻，打消大家的疑慮！

AtomicLong 測(cè)試代碼：

/**
?*?@author:?棧長(zhǎng)
?*?@from:?公眾號(hào)Java技術(shù)棧
?*/
private?static?void?atomicLongTest()?throws?InterruptedException?{
????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????ExecutorService?es?=?Executors.newFixedThreadPool(MAX_POOL_SIZE);
????for?(int?i?=?0;?i?????????es.execute(()?->?{
????????????for?(int?j?=?0;?j?????????????????atomicLong.incrementAndGet();
????????????}
????????});
????}
????es.shutdown();
????es.awaitTermination(5,?TimeUnit.MINUTES);
????System.out.printf("AtomicLong %s*%s 結(jié)果：%s，耗時(shí)：%sms.\n",
????????????MAX_POOL_SIZE,
????????????MAX_LOOP_SIZE,
????????????atomicLong.get(),
????????????(System.currentTimeMillis()?-?start));
}

LongAdder 測(cè)試代碼：

/**
?*?@author:?棧長(zhǎng)
?*?@from:?公眾號(hào)Java技術(shù)棧
?*/
private?static?void?longAdderTest()?throws?InterruptedException?{
????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????ExecutorService?es?=?Executors.newFixedThreadPool(MAX_POOL_SIZE);
????for?(int?i?=?0;?i?????????es.execute(()?->?{
????????????for?(int?j?=?0;?j?????????????????longAdder.increment();
????????????}
????????});
????}
????es.shutdown();
????es.awaitTermination(5,?TimeUnit.MINUTES);
????System.out.printf("LongAdder %s*%s 結(jié)果：%s，耗時(shí)：%sms.\n",
????????????MAX_POOL_SIZE,
????????????MAX_LOOP_SIZE,
????????????longAdder.sum(),
????????????(System.currentTimeMillis()?-?start));
}

這里只貼核心測(cè)試代碼了，完整代碼已上傳到了 Github：

https://github.com/javastacks/javastack

測(cè)試結(jié)果：

這里測(cè)試的只有是 1 個(gè)線(xiàn)程，每個(gè)線(xiàn)程循環(huán)累加 1 次，這個(gè)沒(méi)有鎖競(jìng)爭(zhēng)、沒(méi)有高并發(fā)操作的場(chǎng)景就能看出性能上的差異了。。

棧長(zhǎng)再不斷提升 線(xiàn)程數(shù)、循環(huán)累加次數(shù) ，得到了以下測(cè)試結(jié)果：

圖表對(duì)比：

從測(cè)試結(jié)果可以看出，LongAdder 的性能都是碾壓 AtomicLong 的，最高可達(dá) 28 多倍的差距（56/2），可以說(shuō)在高性能要求的高并發(fā)場(chǎng)景，肯定是有必要用 LongAdder 的，這也是阿里巴巴為什么建議使用 LongAdder 的原因。

當(dāng)然，這只是我個(gè)人的測(cè)試，這個(gè)也和硬件配置有關(guān)系的，但毋庸置疑是，AtomicLong 的性能是更好的。另外，棧長(zhǎng)寫(xiě)的 Java 多線(xiàn)程系列教程全部整理好了，微信搜索Java技術(shù)棧，在后臺(tái)發(fā)送：Java，可以在線(xiàn)閱讀。

總結(jié)

本文以一場(chǎng)面試連環(huán)炮揭開(kāi)了 LongAdder 的面紗，怎么解決 count++ 的線(xiàn)程安全性問(wèn)題？

棧長(zhǎng)再總結(jié)下：

• 累加方法加 synchronized/ Lock 同步鎖；
• 使用 AtomicInteger/ AtomicLong 原子類(lèi)；
• 使用 LongAdder 原子類(lèi)（推薦使用）；

LongAdder 這個(gè)東西是 Java 8 搞出來(lái)的，用來(lái)代替 AtomicXXX，不管是否高并發(fā)場(chǎng)景，都完勝 AtomicXXX，它不僅可以改善性能，現(xiàn)在面試也問(wèn)的越來(lái)越多了，大家還是有必要掌握。

雖然 LongAdder 性能更好，但也是以更多的內(nèi)存空間消耗為代價(jià)的，當(dāng)然，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，內(nèi)存早已不是瓶頸，所以這點(diǎn)消耗是可以忽略不計(jì)的，性能還是最重要的，但是大家也要知道這個(gè)點(diǎn)。

本文實(shí)戰(zhàn)源代碼完整版已經(jīng)上傳：

https://github.com/javastacks/javastack

歡迎 Star 學(xué)習(xí)，公眾號(hào)所有 Java 實(shí)戰(zhàn)示例都會(huì)在這上面提供！

好了，今天的分享就到這里了，后面棧長(zhǎng)會(huì)分享更多好玩的 Java 技術(shù)和最新的技術(shù)資訊，關(guān)注公眾號(hào)Java技術(shù)棧第一時(shí)間推送，我也將主流 Java 面試題和參考答案都整理好了，在公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字 "面試" 進(jìn)行刷題。

最后，覺(jué)得我的文章對(duì)你用收獲的話(huà)，動(dòng)動(dòng)小手，給個(gè)在看、轉(zhuǎn)發(fā)，原創(chuàng)不易，棧長(zhǎng)需要你的鼓勵(lì)。

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