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Java Atomic類及線程同步新機(jī)制原理解析

更新時(shí)間：2020年07月25日 09:42:50 作者：AmourLee

這篇文章主要介紹了Java Atomic類及線程同步新機(jī)制原理解析,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

一、為什么要使用Atomic類？

看一下下面這個(gè)小程序，模擬計(jì)數(shù)，創(chuàng)建10個(gè)線程，共同訪問(wèn)這個(gè)int count = 0 ；每個(gè)線程給count往上加10000，這個(gè)時(shí)候你需要加鎖，如果不加鎖會(huì)出現(xiàn)線程安全問(wèn)題，但是使用AtomicInteger之后就不用再做加鎖的操作了，因?yàn)锳tomicInteger內(nèi)部使用了CAS操作，直接無(wú)鎖往上遞增，有人會(huì)問(wèn)問(wèn)什么會(huì)出現(xiàn)無(wú)鎖操作，答案只有一個(gè)：那就是快唄；

下面是AtomicInteger的使用方法：

package com.example.demo.threaddemo.juc_008;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @author D-L
 * @Classname T01_AtomicInteger
 * @Version 1.0
 * @Description 使用AtomicInteger類代替synchronized
 * @Date 2020/7/22
 */
public class T01_AtomicInteger {
//  int count = 0;
   AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

  public /**synchronized*/ void m(){
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
//      count++;
      count.incrementAndGet();
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    T01_AtomicInteger t = new T01_AtomicInteger();
    List<Thread> threads = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      threads.add(new Thread(t::m ,"Thread" + i));
    }
    threads.forEach(o -> o.start());
    threads.forEach(o ->{
      try {
        o.join();
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    });
    /* for (int i = 0; i < 10; i++) {
      new Thread(t::m ,"Thread"+i).start();
    }
    try {
      TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }*/
    System.out.println(t.count);
  }
}

二、Atomic類，synchronized、LongAdder的效率驗(yàn)證及分析

模擬多個(gè)線程對(duì)一個(gè)數(shù)進(jìn)行遞增，多線程對(duì)一個(gè)共享變量進(jìn)行遞增的方法大概有三種；驗(yàn)證一下它們的效率，這里做一些粗糙的測(cè)試，基本已經(jīng)能說(shuō)明問(wèn)題，具體情況還要根據(jù)實(shí)際情況：

第一種：使用long count = 0; 加鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)；

第二種：使用AtomicLong類來(lái)實(shí)現(xiàn)；

第三種：使用LongAdder實(shí)現(xiàn)；

package com.example.demo.threaddemo.juc_008;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;

/**
 * @author D-L
 * @Classname T02_AtomicVsSyncVsLongAdder
 * @Version 1.0
 * @Description 測(cè)試Atomic類 synchronized LongAdder效率
 * @Date 2020/7/22
 */
public class T02_AtomicVsSyncVsLongAdder {
  static AtomicLong count1 = new AtomicLong(0L);
  static Long count2 = 0L;
  static LongAdder count3 = new LongAdder();

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread [] threads = new Thread[1000];

    /*-----------------------------------Atomic類-----------------------------------*/
    for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
      threads[i] = new Thread(() ->{
        for (int j = 0; j < 100000; j++) {
          count1.incrementAndGet();
        }
      });
    }
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (Thread t : threads) t.start();
    for (Thread t : threads) t.join();
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("Atomic:" + count1.get() +"-----time:" +(end - start));

    /*----------------------------------synchronized---------------------------------*/
    Object lock = new Object();
    for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
      threads[i] = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          for (int j = 0; j < 100000; j++) {
            synchronized (lock) {
              count2++;
            }
          }
        }
      });
    }
    long start2 = System.currentTimeMillis();
    for (Thread t : threads) t.start();
    for (Thread t : threads) t.join();
    long end2 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("synchronized:" + count1.get() +"-----time:" +(end2 - start2));

    /*-------------------------------------LongAdder----------------------------------*/
    for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
      threads[i] = new Thread(() ->{
        for (int j = 0; j < 100000; j++) {
          count3.increment();
        }
      });
    }
    long start3 = System.currentTimeMillis();
    for (Thread t : threads) t.start();
    for (Thread t : threads) t.join();
    long end3 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("LongAdder:" + count1.get() +"-----time:" +(end3 - start3));
  }
}
 /*----------------------------------運(yùn)行結(jié)果---------------------------------*/
Atomic:100000000-----time:2096synchronized:100000000-----time:5765LongAdder:100000000-----time:515

從以上的結(jié)果來(lái)看并發(fā)量達(dá)到一定程度運(yùn)行效率：LongAdder > AtomicLong > synchronized; 這個(gè)還只是一個(gè)粗略的測(cè)試，具體使用還要根據(jù)實(shí)際情況。

為什么AtomicLong的效率比synchronized的效率高？

AtomicLong的底層使用的是CAS操作（無(wú)鎖優(yōu)化），而synchronized雖然底層做了優(yōu)化但是并發(fā)量達(dá)到一定層度，存在鎖的膨脹，最終會(huì)變成重量級(jí)鎖，需要向操作系統(tǒng)申請(qǐng)鎖資源，所以synchronized的效率慢一點(diǎn)合情合理。

為什么LongAdder的效率比AtomicLong的效率高？

因?yàn)長(zhǎng)ongAdder使用了分段鎖的概念，效率比AtomicLong的效率高。

分段鎖的意思就是用一個(gè)數(shù)組把線程分成若干組，然后運(yùn)行結(jié)束后把結(jié)果累加起來(lái)，例如你有1000個(gè)線程，數(shù)組的長(zhǎng)度為4，那就把0-250個(gè)放到數(shù)組的第0位，以此類推，然后把四個(gè)數(shù)組中線程的計(jì)算結(jié)果累加，這樣會(huì)很大程度上節(jié)省時(shí)間，從而提高效率。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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