如何实现LongAccumulator，使其更有效率？

Question

据我所知，新的Java (8)引入了新的同步化工具，如LongAccumulator (在原子包下)。

在文档中，它指出当来自多个线程的变量更新频繁时，LongAccumulator会更高效。

我想知道如何实施才能提高效率？

Answer 1

这是一个非常好的问题，因为它显示了共享内存并发编程的一个非常重要的特性。在详细讨论之前，我得退一步。看一看下面的课：

class Accumulator {
    private final AtomicLong value = new AtomicLong(0);
    public void accumulate(long value) {
        this.value.addAndGet(value);
    }
    public long get() {
        return this.value.get();
    }
}

如果您创建这个类的一个实例，并从循环中的accumulate(1)单线程调用方法，那么执行将非常快。但是，如果从(两个线程)调用同一个实例上的方法，则执行速度将慢两个数量级。

您必须看看内存体系结构，才能了解发生了什么。现在大多数系统都有一个非均匀存储器存取。特别是，每个核心都有自己的L1缓存，通常被构造成64位字节的高速缓存行。如果一个核心在一个内存位置上执行原子增量操作，它首先必须获得对相应的缓存行的独占访问。这是昂贵的，如果它还没有独占访问，因为需要与所有其他核心协调。

要解决这个问题，有一个简单而违反直觉的技巧。看一看下面的课：

class Accumulator {
    private final AtomicLong[] values = {
        new AtomicLong(0),
        new AtomicLong(0),
        new AtomicLong(0),
        new AtomicLong(0),
    };
    public void accumulate(long value) {
        int index = getMagicValue();
        this.values[index % values.length].addAndGet(value);
    }
    public long get() {
        long result = 0;
        for (AtomicLong value : values) {
            result += value.get();
        }
        return result;
    }
}

乍一看，由于额外的操作，这个类似乎更昂贵。但是，它可能比第一个类快几倍，因为它具有更高的概率，即执行核心已经具有对所需缓存行的独占访问权。

要做到这一点，你必须考虑更多的事情：

• 不同的原子计数器应该位于不同的缓存线上。否则，您将一个问题替换为另一个问题，即虚假共享。在Java中，您可以为此使用long[8 * 4]，并且只使用索引0、8、16和24。
• 柜台的数目必须明智地选择。如果不同的计数器太少，那么缓存开关仍然太多。如果计数器太多，则在L1缓存中浪费空间。
• 方法getMagicValue应该返回一个与核心id有关联的值。

总之，对于某些用例，LongAccumulator更有效，因为它使用冗余内存进行频繁使用的写操作，为了减少次数，缓存行必须在内核之间进行交换。另一方面，读取操作稍微昂贵一些，因为它们必须创建一致的结果。

Answer 2

通过这个

http://codenav.org/code.html?project=/jdk/1.8.0-ea&path=/Source%20Packages/java.util.concurrent.atomic/LongAccumulator.java

看上去像个旋转锁。