20.Atmoic系列Strimped64分段锁底层实现源码剖析

老王：小陈啊，上一章节我们对LongAdder的底层源码、实现机制进行了深入了剖析，包括AtomicInteger在高并发竞争下导致的大量自旋的问题，以及LongAdder是怎么使用分段锁优化这个问题的。

老王：我们还以银行办事大厅的常规窗口、备用窗口为例子说明了什么是分段锁机制，这些东西啊，都要记得啊；有上一章的基础、懂得什么是分段锁，这一章我才能带你来深入的分析一下Striped64的分段锁机制的实现。

上章内容回顾

小陈：老王，放心吧，上一章的内容我还记着呢，我现在就可以给你总结一下上一章的内容

首先是分段锁的内容：

（1）首先银行办事大厅在访客比较少的时候，只开放常规窗口，就足以处理用户请求了

（2）但是由于一个窗口同一时间只能处理一个请求，所以在高并发的时候，容易造成大量的用户在等待常规窗口

（3）于是大流量的时候就开启备用窗口，比如有4个备用窗口，然后在备用窗口已经开启的时候，就会使用用户id % 4 的算法将用户派到不同的备用窗口，这样减少对锁的竞争，大大提升了并发性能。

老王：没错，对分段锁的内容记得很牢固啊，看来我果然没有看错你啊。

老王：那你继续来说说LongAdder底层最核心的add源码流程是咋样的？

小陈：嘿嘿，这也难不倒我，我先给你上代码:

public void add(long x) {
    // as就类似我们上述说的备用窗口列表
    Cell[] as;
    // 这里的b就是常规窗口的值，v是你被分派到的那个窗口的value值（可能是常规窗口也可能是备用窗口）
    long b, v;
    // m是备用窗口的长度，
    // 上面我们讲过getProbe()方法就是获取用户id的方法
    // getProbe() & m 其实就是 用户id % 窗口总数，窗口分派的算法
    int m;
    // a就是你被派遣到的那个窗口
    Cell a;
    // 1.首先如果cells==null，说明备用窗口没有开放，
    // 全都执行casBase争抢常规窗口，cas成功则争抢成功，然后办完事就退出了
    // 如果争抢失败 casBase == false，则会进入if代码内重试
    // 2. 如果cells != null，说明备用窗口开发了，不用去争抢常规窗口了，
    // 直接就进入争抢备用窗口
    if ((as = cells) != null || !casBase(b = base, b + x)) {
        boolean uncontended = true;
        // 3. as == null || as.length - 1 < 0 说明备用窗口列表尚未开放
        if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
            // 4. as[getProbe() & m] 是你被派遣到的那个备用窗口
            // (a = as[getProbe() & m]) == null 你被派遣到的那个备用窗口还没人工作
            (a = as[getProbe() & m]) == null ||
            // 5. a.cas() 就是你被分派到窗口a后，去尝试争抢窗口a的权限
            // 如果 uncontented就是你争抢的结果，如果!uncnotented == true，说明你争抢失败了
            !(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x)))

            // 相当于上面操作都失败之后的一种兜底方案
            longAccumulate(x, null, uncontended);
    }
}

小陈：然后给你重新画一下上面的这个代码的流程图：

老王：嗯嗯，可以的，看来你记得相当牢固了，好了，那我也就不多废话了，直接进入本章主题吧。

老王：上一章我们讲LongAdder的时候，讲了怎么使用分段锁、怎么减少并发的竞争，以及它在竞争窗口的时候具体的流程我们上面已经画图讲解了 ，最后剩下的只是没有讲解的longAccumulate的源码了。

老王：那这一章我们就来分析分析，从longAccmulate方法内部源码角度了解的分段锁实现机制到底是怎么样子的？

Striped64底层实现

longAccumulate底层源码：

我们首先来看一下longAccumulate底层使用分段锁实现加减操作的源码，源码稍微有点复杂，但是我们慢慢来分析，别害怕哈。

我们先从整体来看下这个方法内部做了几件事：

longAccumulate里面做了几件事情，先从大角度分析一下：

（1）进入方法，黄色部分，首先就是获取一下用户id，如果为0，先强制初始化一下用户id

（2）然后就是进入for死循环里面，只有用户的请求成功处理了，才会退出循环

（3）然后就是下面比较重要的三个大的分支条件

进入备用窗口处理

// cells是备用窗口列表，如果备用窗口不等于null，
// 并且是length>0 说明备用窗口开启了
// 则用户进入这个条件，去备用窗口列表里面处理
if ((as = cells) != null && (n = as.length) > 0)

初始化备用窗口

如果上面的分支不满足，说明 cells == null 或者 cells.length 0) { // 如果自己被派到的那个备用窗口为null，说明窗口还么人工作，则叫一个工作人员过来负责 if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) { // 如果没人在初始化，下面则创建一个窗口（叫一个工作人员过来处理） if (cellsBusy == 0) { // 创建一个新的窗口，同时提交自己的请求x Cell r = new Cell(x); // 如果没人在初始化 if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { boolean created = false; try { Cell[] rs; int m, j; // 再次检查备用窗口列表初始化好了 if ((rs = cells) != null && (m = rs.length) > 0 && rs[j = (m - 1) & h] == null) { // 设置自己创建的新窗口 rs[j] = r; created = true; } } finally { cellsBusy = 0; } if (created) break; continue; // Slot is now non-empty } } collide = false; } // 如果到这里已经知道cas操作失败了，则重新设置一下失败标识，进入下一循环重试 else if (!wasUncontended) // CAS already known to fail wasUncontended = true; // Continue after rehash // 根据 用户id % 备用窗口总数 算法，自己应该争抢哪个备用窗口 // 如果争抢成功，则操作结束了，如果失败进入下一循环重试 else if (a.cas(v = a.value, ((fn == null) ? v + x : fn.applyAsLong(v, x)))) break; else if (n >= NCPU || cells != as) collide = false; else if (!collide) collide = true; // 走到这里，说明上面的操作都失败了，备用窗口竞争还是很激烈 // 所以需要扩容了，多增加一些备用窗口，缓解竞争激烈的情况 else if (cellsBusy == 0 && casCellsBusy()) { try { // 这里就是具体的扩容操作了 if (cells == as) { // Expand table unless stale // 新的备用窗口是原来的2倍 Cell[] rs = new Cell[n