這是我的第?87?篇原創(chuàng)文章

作者 | 王磊

來(lái)源 | Java中文社群（ID：javacn666）

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阿里《Java開(kāi)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(xiàn)程內(nèi)存不可見(jiàn)問(wèn)題。對(duì)于一寫(xiě)多讀，是可以解決變量同步問(wèn)題，但是如果多寫(xiě)，同樣無(wú)法解決線(xiàn)程安全問(wèn)題。

說(shuō)明：如果是 count++ 操作，使用如下類(lèi)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(lè)觀 鎖的重試次數(shù)）。

以上內(nèi)容共有兩個(gè)重點(diǎn)：

類(lèi)似于 count++ 這種非一寫(xiě)多讀的場(chǎng)景不能使用 volatile；

如果是 JDK8 推薦使用 LongAdder 而非 AtomicLong 來(lái)替代 volatile，因?yàn)?LongAdder 的性能更好。

但口說(shuō)無(wú)憑，即使是孤盡大佬說(shuō)的，咱們也得證實(shí)一下，因?yàn)轳R老爺子說(shuō)過(guò)：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(xiě)了LongAdder 比 AtomicLong 的性能高，但是高多少呢？文中并沒(méi)有說(shuō)，那只能我們自己動(dòng)手去測(cè)試嘍。

話(huà)不多，接下來(lái)我們直接進(jìn)入本文正式內(nèi)容...

volatile 線(xiàn)程安全測(cè)試

首先我們來(lái)測(cè)試 volatile 在多寫(xiě)環(huán)境下的線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)程 -- 10w 次，正常來(lái)說(shuō)結(jié)果應(yīng)該是 0，但是我們執(zhí)行的結(jié)果卻為：

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結(jié)論：由以上結(jié)果可以看出 volatile 在多寫(xiě)環(huán)境下是非線(xiàn)程安全的，測(cè)試結(jié)果和《Java開(kāi)發(fā)手冊(cè)》相吻合。

LongAdder VS AtomicLong

接下來(lái)，我們使用 Oracle 官方的 JMH（Java Microbenchmark Harness， JAVA 微基準(zhǔn)測(cè)試套件）來(lái)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(xiàn)程 @State(Scope.Benchmark) @Threads(1000)?//?開(kāi)啟?1000?個(gè)并發(fā)線(xiàn)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(lèi).build();new?Runner(opt).run();?//?執(zhí)行測(cè)試}@Benchmarkpublic?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();}@Benchmarkpublic?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(kāi)啟了 1000 個(gè)線(xiàn)程之后，程序的 LongAdder 的性能比 AtomicInteger 快了約 1.53 倍，你沒(méi)看出是開(kāi)了 1000 個(gè)線(xiàn)程，為什么要開(kāi)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(xún)。

如果在低競(jìng)爭(zhēng)下，比如我們開(kāi)啟 100 個(gè)線(xiàn)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(xiàn)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(lèi)型來(lái)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(xiàn)程去競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)原子變量，而始終只有一個(gè)線(xiàn)程能競(jìng)爭(zhēng)成功，而其他線(xiàn)程會(huì)一直通過(guò) 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(xiàn)程通過(guò) Hash 獲取到自己數(shù)組，這樣就減少了樂(lè)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(xiě)情況下是非線(xiàn)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(lái)選擇相應(yīng)的類(lèi)型。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的阿里为什么推荐使用LongAdder，而不是volatile？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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