為什么阿里巴巴 Java 開發(fā)手冊(cè)推薦使用 LongAdder，而不是 volatile？
阿里《Java開發(fā)手冊(cè)》最新嵩山版在 8.3 日發(fā)布，其中有一段內(nèi)容引起了老王的注意，內(nèi)容如下：
【參考】volatile 解決多線程內(nèi)存不可見問題。對(duì)于一寫多讀，是可以解決變量同步問題，但是如果多寫，同樣無法解決線程安全問題。
說明：如果是 count++ 操作，使用如下類實(shí)現(xiàn)：AtomicInteger count = new AtomicInteger(); count.addAndGet(1); 如果是 JDK8，推薦使用 LongAdder 對(duì)象，比 AtomicLong 性能更好（減少樂觀 鎖的重試次數(shù)）。
以上內(nèi)容共有兩個(gè)重點(diǎn)：
類似于 count++ 這種非一寫多讀的場(chǎng)景不能使用 volatile；如果是 JDK8 推薦使用 LongAdder而非AtomicLong來替代volatile，因?yàn)?LongAdder的性能更好。
但口說無憑，即使是孤盡大佬說的，咱們也得證實(shí)一下，因?yàn)轳R老爺子說過：實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
這樣做也有它的好處，第一，加深了我們對(duì)知識(shí)的認(rèn)知；第二，文檔上只寫了LongAdder 比 AtomicLong 的性能高，但是高多少呢？文中并沒有說，那只能我們自己動(dòng)手去測(cè)試嘍。
話不多，接下來我們直接進(jìn)入本文正式內(nèi)容...
volatile 線程安全測(cè)試
首先我們來測(cè)試 volatile 在多寫環(huán)境下的線程安全情況，測(cè)試代碼如下：
public?class?VolatileExample?{
????public?static?volatile?int?count?=?0;?//?計(jì)數(shù)器
????public?static?final?int?size?=?100000;?//?循環(huán)測(cè)試次數(shù)
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?++?方式?10w?次
????????Thread?thread?=?new?Thread(()?->?{
????????????for?(int?i?=?1;?i?<=?size;?i++)?{
????????????????count++;
????????????}
????????});
????????thread.start();
????????//?--?10w?次
????????for?(int?i?=?1;?i?<=?size;?i++)?{
????????????count--;
????????}
????????//?等所有線程執(zhí)行完成
????????while?(thread.isAlive())?{}
????????System.out.println(count);?//?打印結(jié)果
????}
}
我們把 volatile 修飾的 count 變量 ++ 10w 次，在啟動(dòng)另一個(gè)線程 -- 10w 次，正常來說結(jié)果應(yīng)該是 0，但是我們執(zhí)行的結(jié)果卻為：
1063
結(jié)論：由以上結(jié)果可以看出 volatile 在多寫環(huán)境下是非線程安全的，測(cè)試結(jié)果和《Java開發(fā)手冊(cè)》相吻合。
LongAdder VS AtomicLong
接下來，我們使用 Oracle 官方的 JMH（Java Microbenchmark Harness， JAVA 微基準(zhǔn)測(cè)試套件）來測(cè)試一下兩者的性能，測(cè)試代碼如下：
import?org.openjdk.jmh.annotations.*;
import?org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
import?org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import?org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import?org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import?org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
import?java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import?java.util.concurrent.atomic.LongAdder;
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)?//?測(cè)試完成時(shí)間
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations?=?1,?time?=?1,?timeUnit?=?TimeUnit.SECONDS)?//?預(yù)熱?1?輪，每次?1s
@Measurement(iterations?=?5,?time?=?5,?timeUnit?=?TimeUnit.SECONDS)?//?測(cè)試?5?輪，每次?3s
@Fork(1)?//?fork?1?個(gè)線程
@State(Scope.Benchmark)
@Threads(1000)?//?開啟?1000?個(gè)并發(fā)線程
public?class?AlibabaAtomicTest?{
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?RunnerException?{
????????//?啟動(dòng)基準(zhǔn)測(cè)試
????????Options?opt?=?new?OptionsBuilder()
????????????????.include(AlibabaAtomicTest.class.getSimpleName())?//?要導(dǎo)入的測(cè)試類
????????????????.build();
????????new?Runner(opt).run();?//?執(zhí)行測(cè)試
????}
????@Benchmark
????public?int?atomicTest(Blackhole?blackhole)?throws?InterruptedException?{
????????AtomicInteger?atomicInteger?=?new?AtomicInteger();
????????for?(int?i?=?0;?i?1024;?i++)?{
????????????atomicInteger.addAndGet(1);
????????}
????????//?為了避免?JIT?忽略未被使用的結(jié)果
????????return?atomicInteger.intValue();
????}
????@Benchmark
????public?int?longAdderTest(Blackhole?blackhole)?throws?InterruptedException?{
????????LongAdder?longAdder?=?new?LongAdder();
????????for?(int?i?=?0;?i?1024;?i++)?{
????????????longAdder.add(1);
????????}
????????return?longAdder.intValue();
????}
}
程序執(zhí)行的結(jié)果為：
從上述的數(shù)據(jù)可以看出，在開啟了 1000 個(gè)線程之后，程序的 LongAdder 的性能比 AtomicInteger 快了約 1.53 倍，你沒看出是開了 1000 個(gè)線程，為什么要開這么多呢？這其實(shí)是為了模擬高并發(fā)高競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下二者的性能查詢。
如果在低競(jìng)爭(zhēng)下，比如我們開啟 100 個(gè)線程，測(cè)試的結(jié)果如下：
結(jié)論：從上面結(jié)果可以看出，在低競(jìng)爭(zhēng)的并發(fā)環(huán)境下 AtomicInteger 的性能是要比 LongAdder 的性能好，而高競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下 LongAdder 的性能比 AtomicInteger 好，當(dāng)有 1000 個(gè)線程運(yùn)行時(shí)，LongAdder 的性能比 AtomicInteger 快了約 1.53 倍，所以各位要根據(jù)自己業(yè)務(wù)情況選擇合適的類型來使用。
性能分析
為什么會(huì)出現(xiàn)上面的情況？這是因?yàn)?AtomicInteger 在高并發(fā)環(huán)境下會(huì)有多個(gè)線程去競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)原子變量，而始終只有一個(gè)線程能競(jìng)爭(zhēng)成功，而其他線程會(huì)一直通過 CAS 自旋嘗試獲取此原子變量，因此會(huì)有一定的性能消耗；而 LongAdder 會(huì)將這個(gè)原子變量分離成一個(gè) Cell 數(shù)組，每個(gè)線程通過 Hash 獲取到自己數(shù)組，這樣就減少了樂觀鎖的重試次數(shù)，從而在高競(jìng)爭(zhēng)下獲得優(yōu)勢(shì)；而在低競(jìng)爭(zhēng)下表現(xiàn)的又不是很好，可能是因?yàn)樽约罕旧頇C(jī)制的執(zhí)行時(shí)間大于了鎖競(jìng)爭(zhēng)的自旋時(shí)間，因此在低競(jìng)爭(zhēng)下表現(xiàn)性能不如 AtomicInteger。
總結(jié)
本文我們測(cè)試了 volatile 在多寫情況下是非線程安全的，而在低競(jìng)爭(zhēng)的并發(fā)環(huán)境下 AtomicInteger 的性能是要比 LongAdder 的性能好，而高競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下 LongAdder 的性能比 AtomicInteger 好，因此我們?cè)谑褂脮r(shí)要結(jié)合自身的業(yè)務(wù)情況來選擇相應(yīng)的類型。
完
? ? ? ?
???覺得不錯(cuò)，點(diǎn)個(gè)在看~
