Striped64 深入源码解析

JUC在JDK1.8版本中引入了Striped64类及其四个实现类LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder、DoubleAccumulator，在原有的AtomicXXXXX等系列上，针对多线程并发情况进行了优化。

Striped64类被设计用来支持累加器的的并发组件，可以在多线程高并发环境下安全的累加计数。Striped64内部存储了base、cells数组和cellsBusy锁，计数线程首先会尝试使用CAS对base变量进行更改，若更新成功，则计数完成，此时累加器竞争并不激烈。若未更新成功，表示此时竞争较激烈，需要引入cells数组，将待加数值放入cells内。调用累加器的线程与cells数组中的cell一一对应，各线程只操作自身对应的cell，Striped64根据线程的threadLocalRandomProbe属性值计算哈希值，将线程定位到某个固定的cell上。最后，需要统计计数结果时，若nullcells，则直接返回base值，若nullcells时，则累加cells各索引位置的值后返回。

源码分析：

实现基础：

// cell数组，若不为null，则为2的n次方.
transient volatile Cell[] cells;
// 基础值，在更新操作时基于CAS无锁技术实现原子更新.
transient volatile long base;
// CAS锁，用于保护创建或者扩展Cell表.
transient volatile int cellsBusy;

基本方法：

// 依赖CAS，更新base的值.
final boolean casBase(long cmp, long val);
// 依赖CAS，更新cells的值.0表示未被占用，1表示已被占用.
final boolean casCellsBusy();
// 获取线程的threadLocalRandomProbe.
static final int getProbe();
// 被用来进行创建、初始化、扩展.针对long类型.
final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn, boolean wasUncontended);
// 被用来进行创建、初始化、扩展.针对double类型.
final void doubleAccumulate(double x, DoubleBinaryOperator fn, boolean wasUncontended);

longAccumulate和doubleAccumulate实现思路很类似，我们主要针对longAccumulate来逐步解析一下：

final void longAccumulate(long x, LongBinaryOperator fn, boolean wasUncontended) {int h;// 获取线程的threadLocalRandomProbe.// 若线程的threadLocalRandomProbe == 0，则重新初始化.if ((h = getProbe()) == 0) {// 强制初始化.ThreadLocalRandom.current(); h = getProbe();wasUncontended = true;}boolean collide = false;                // 无限循环.for (;;) {Cell[] as; Cell a; int n; long v;// as = cells; as != null && n = as.length; n > 0// cells 不为空时.if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0) {// (n - 1) & h 计算出当前线程在cells中的索引值.// 当cells[(n - 1)&h]不为null时.if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {// cellsBusy未被占用时.if (cellsBusy == 0) {// 新建cell.Cell r = new Cell(x);// cellsBusy未被占用同时更新cellsBusy=1.if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {// 创建标识.boolean created = false;try {               // Recheck under lockCell[] rs; int m, j;// rs = cells; rs != null && m = rs.length; m > 0// && j = (m - 1)&h; rs[j] == nullif ((rs = cells) != null &&(m = rs.length) > 0 &&rs[j = (m - 1) & h] == null) {// 将新建的Cell放入单元格.rs[j] = r;// 设置创建标识.created = true;}} finally {// 释放cellsBusy.cellsBusy = 0;}if (created)break;continue; }}collide = false;}// CAS已经失败.需要重新计算索引位置.else if (!wasUncontended)wasUncontended = true;// v = a.value// fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x))// a.cas(v, fn)else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x :fn.applyAsLong(v, x))))break;// cells最大长度为cpu的数量，cells != as表示cells已经被更新了.else if (n >= NCPU || cells != as)collide = false;else if (!collide)collide = true;// cellsBusy未被占用同时更新cellsBusy=1.else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) {try {// 扩展cells.if (cells == as) {// 新建原cells长度*2的新cells.Cell[] rs = new Cell[n << 1];// 原cells数据迁移至新cells.for (int i = 0; i < n; ++i)rs[i] = as[i];// 整理后的新cells生效.cells = rs;}} finally {cellsBusy = 0;}collide = false;continue; }// hash过程可能存在冲突，使用此方法可解决问题.h = advanceProbe(h);}// cellsBusy == 0 && cells == as(as在上面if语句里已经付过钱了).else if (cellsBusy == 0 && cells == as && casCellsBusy()) {boolean init = false;try {                          // if (cells == as) {// 默认初始化为2.Cell[] rs = new Cell[2];rs[h & 1] = new Cell(x);cells = rs;init = true;}} finally {cellsBusy = 0;}if (init)break;}// v = base.// (fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)).// casBase(v, fn);else if (casBase(v = base, ((fn == null) ? v + x :fn.applyAsLong(v, x))))break;                          }
}

doubleAccumulate和longAccumulate，差别只在于数据类型的不同，其他逻辑是没有差别的，大家可以自己看一下这部分的源码。

Striped64是个抽象类，Striped64为它的继承者们LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder、DoubleAccumulator提供了实现基础，下一篇，我们讲述LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder、DoubleAccumulator是使用方法和源码分析。

注：文中源码均来自于JDK1.8版本，不同版本间可能存在差异。

如果有哪里有不明白或不清楚的内容，欢迎留言哦！

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