Java8中CAS的增强-编程开发技术

1、java8中cas的增强-编程 开发技术java8 中 cas的增强原文出处：trytocatch几天前，我偶然地将之询写的用來测试atomictnteger和synchronized的自増 性能的代码跑了一卜，意外地发现atomiclntcgcr的性能比synchronized更好 了，经过一番原因查找，冇了如下发现：在 jdkl. 7 中，atomiclnteger 的 getandlncrement 是这样的：public final int getandlncrement() for (; ;) int current = get ();int next = current + 1;i

2、f (compareandset(current, next)return current;public final boolean compareandset(int expect, int update) return unsafe. compareandswapint(this, valueoffset, expect, update); 而在jdkl. 8中，是这样的：public final int getandlncrement() return unsafe.getandaddlnt(this, valueoffset, 1);口j以看出，在jdkl. 8中，直接使用了 unsa

3、fe的getandaddlnt方法，而在jdkl. 7 的unsafe中，没有此方法。(ps:为了找出原因，我反编译了 unsafe,发现cas 的失败重试就是在getandaddlnt方法里完成的，我用反射获取到unsafe实例， 编写了跟getandaddlnt相同的代码,但测试结果却跟jdkl. 7的 getandlncrement 样慢，不知道unsafe里面究竟玩了什么黑魔法，还请高人 不吝指点)(补充：文章末尾已有推论)通过查看atomictnteger的源码口j以发现，受影响的还冇get/ndadd> addandget 等大部分方法。有了这次对cas的增强，我们又多了一个

4、使用非阻塞算法的理由。最后给出测试代码，需要注意的是，此测试方法简单粗暴，compareandset的性 能不如synchronized,并不能简单地说synchronized就更好，两者的使用方式 是存在差异的，而且在实际使用中，还冇业务处理，不可能冇如此高的竞争强度, 此对比仅作为一个参考，该测试能够证明的是，atomic integer. getandlncrement 的性能有了大幅提升。package performanee;import java utii. concurrent countdownlatch; import java utii.concurrent atomic

5、atomiclnteger; import java.util.concurrent. locks. locksupport;public class atomictest /测试规模，调用一次gctandlncreascx视作提供一次业务服务，记录 提供test_s1ze次服务的耗时private static final int test_size 二 100000000;/客户线程数private static final int tiiread_count = 10;/使用countdownlatch让齐线程同时开始 private countdownlatch cdl = new c

6、ountdownlatch(threadcount +1)； _private int n = 0;privatc atomiclnteger ai = new atomiclntcger (0);private long starttime;public void init() starttime = system nemo time ();/* 使用 atomiclnteger. getandlncrement,测试结果为 1. 8 比 1. 7 有明 显性能提升* rcturn*/ private final int getandlncreasea () ini resul t 二 ai

7、. getandtncremenl(); if (result = test_size) system.out printin(system nanotimc() 一 starttime);system. exit(0);return result; /*差别* return*/ privatc final int getandincrcascb() int result; synchronized (this) resuit 二 n+;if (result 二二 test_stze) sys tcni. out. println (sys tcm. nano time ()- startti

8、me);system, exit (0);return result;/*使用atomiclnteger. compareandset在java代码层面做失败重试 (与 1. 7 的 atomiclnteger. getandtncrement 的实现类似),*测试结果为1. 7和1. 8几乎无性能差别* return*/ private final int getandincreasec() int result;do result = ai> get (); while (!ai. compareandset(result, result + 1); if (result 二二 te

9、st_size) sys tem. out. pri nt in (sys tem. nanotime () - starttime);system, exit (0);return result;public class mytask implements runnable ©override public void run() cdl. count down (); try cdl. await (); catch (interruptedexception e) e. printstacktrace ();while (true)getandlncreasea();/ geta

10、ndlncreasee();public static void main(string args) throws interruptedexception atomictest at 二 new atomictest ();for (int n 二 0; n thread_count; n+)new thread (at new mytask () start(); system, out. printin("start");at. init ();at. cdl. count down ();以下是在 intel (r) core (tm) i7-4710hq cpu

11、2. 50ghz (四核八线程)下的测 试结果(波动较小，所以每项只测试了四五次，取其中一个较中间的值)： jdkl.7atomiclnteger. getandlncrement 12, 653, 757, 034synchronized 4,146,813, 462atomiclnteger. compareandset 12,952,821,234jdkl.8atomiclnteger. getandlncrement 2,159,486,620synchronized 4,067, 309, 911atomiclnteger. compareandset 12,893,18&

12、541补充：应网友要求，在此提供unsafe. getandaddlnt的和关源码以及我的测试代 码。用jad反编译jdkl. 8中unsafe得到的源码:public final int gctandaddlnt(object obj, long 1, int i) int j;doj 二 gettntvolati1e (obj, 1);while(icompareandswapint(obj, 1， j, j + i)； return j;public native int getlntvolat订e(object obj, long 1);public final native bool

13、ean compareandswaplnt (object obj, long 1, int i, int j);openjdk8 的 unsafe 源码：public final int getandaddtnt(object o, long offset, int delta) int v;do v = getlntvolatile(o, offset); whi1e (!compareandswapint(o, offset, v, v + delta); return v;public native int getlntvolatile(object o, long offset);p

14、ublic final native boolean compareandswaplnt (object o, long offset, int expected, int x);我的测试代码(提示：如杲eclipse等ide报错，那是因为使用了受限的unsafe, 可以将警告级别从error降为warning,具体百度即可): import sun. misc. unsafe;public class atomictest private unsafe unsafe;private long valueoffset; public atomictest() field f;try f = u

15、nsafe, class. getdeclaredfield (，ztheunsafe，z); f.setaccessible (true);unsafe 二(unsafe)f. get(null);valueoffset =unsafe. objectfieldoffset (atomicinteger. class. getdeclaredfield (z，valuez， );catch(nosuchfieldexception e) private final int gctanclincrcascdo int result;doresul t = unsafe, getintvolat

16、ile(ai,valueoffset);while(! unsafe compareandswapjlnt (ai, valueoffset, result, result+1);if (result 二二 max) sys tom. out. pri ntl n(sys tcm. nanotimc ()s tart time);system. exit (0);return result;补充2：对于性能提升的原因，有以下推论，虽不敢说百分z百止确（因为没有 用jvm的源码作为论据），但还是有很大把握的，感谢网友周 可人和 liuxinglanyue!unsafe是经过特殊处理的，不能理解成常规的javei代码，区别在于： 在调用getandaddlnt的时候，如果系统底层支持fetch-and-add,那么它执行 的就是native方法，使用的是fetch-and-add；如果不支持，就按照上面的所看到的getandaddlnt方法体那样，以java代码的 方式去执行，使用的是compare-and-swap；这也止好跟opcnjdk8中unsafe:getandaddlnt上方的注释相吻合：/ the following contain cas-based java implementa