java並發學習--第八章 JDK 8 中線程優化的新特性

一、新增原子類LongAdder

　　LongAdder是JDK8中AtomicLong的增強工具類，它與AtomicLong最大的不同就是：在多線程場景下，LongAdder中對單一的變量進行拆分成多個變量，這些變量分為兩類base和Cell。base是基礎值，默認一般為0；而Cell就是我們所拆分的值，它可以有多個。所以當獲取LongAdder的值時就是把base和每個Cell的值相加。

　　為什么要拆分成多個Cell呢？這是因為在多線程場景下，如果多個線程都在對同一個變量進行操作，為了使這個變量原子性，我們不得不對起加鎖，這樣就大大的降低了程序的性能。但是如果把這個變量拆分為多個Cell，雖然還是會給每個Cell加鎖，但是線程訪問的變量就是不是同一個了，可以進行異步操作。

　　關於Cell的特點：

　　1.Cell采用懶加載機制，這是因為Cell占的內存空間相對比較大的。開始只會創建Base，只有當有其他線程來競爭資源時，才會拆分為多個Cell；

　　2.Cell的初始化值為2，每次擴容是2的N次方；

　　3.Cell本質是一個數組，它的元素最大值為 CPU 核數；

　　4.Cell 擴容條件: casCellsBusy 為 false 沒有庫容；有線程競爭資源；cell的數量沒有超過 CPU的核數。
　

我們來看一個例子，用LongAdder聲明一個值，使這個值加10000*10次，10為線程數：

　　

public class ThreadLongAdder implements Runnable {

    //給線程方法傳遞一個參數
    static LongAdder count = new LongAdder();

    /**
     * 線程任務，將count的值相加10000*10次
     */
    public void run() {
        System.out.println("當前線程獲取count的值為:" + count);
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            long num = 1l;
            count.add(num);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //創建多線程環境，這里創建了10個線程
        Thread[] thread = new Thread[10];
        //未創建的多線程中添加線程任務
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            thread[i] = new Thread(new ThreadLongAdder());
        }
        //啟動每個線程任務
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            thread[i].start();
        }
        //join方法的作用是阻塞主線程，防止還沒有計算完成，就開始輸出count的值了
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            thread[i].join();
        }
        System.out.println("count計算的結果是:" + count);
    }
    
}

 

結果為：

　　

 二、增強鎖stampedlock

　　stampedlock是JDK8中新增的加強讀寫鎖。我們知道在高並發場景下，讀寫鎖中讀鎖與寫鎖是互斥的，如果當環境中讀的操作過多，寫的較少，就會導致寫操作的線程產生飢餓現象。

　　對於飢餓現象我們一般會考慮使用公平鎖，但是公平鎖會大大降低程序的性能。所以為了解決這一問題，JDK8為我們新增了stampedlock來解決。

　　stampedlock的特點：

1. 獲取鎖的時候，會給獲取鎖的方法返回一個Stamp，當Stamp的值為0時，表示獲取失敗。當然釋放鎖的時候沒，釋放的方法中必須要有獲取鎖的時候得到的Stamp。這樣做的好處是能夠提供讀寫互斥的性能。
2. StampedLock是不可重入鎖，如果兩個方法獲取了同一把鎖，那么就會發生死鎖；
3. StampedLock中為我們提供了3把鎖：
   ①Reading（讀鎖）：類似於ReentrantReadWriteLock的讀鎖
   ②Writing（寫鎖）：類似於ReentrantReadWriteLock的寫鎖
   ③Optimistic reading（樂觀讀模式）：這是StampedLock為我們提供的一把優化鎖
4. StampedLock支持讀鎖和寫鎖的相互轉換
   我們知道RRW中，當線程獲取到寫鎖后，可以降級為讀鎖，但是讀鎖是不能直接升級為寫鎖的。
   StampedLock提供了讀鎖和寫鎖相互轉換的功能，使得該類支持更多的應用場景。
5. 無論寫鎖還是讀鎖，都不支持Conditon等待

　　我們來看一個stampedlock使用的例子：

　　線程任務類：

　　

public class StampedlockDemo extends Thread{

     StampedLock stampedLock = new StampedLock();

     int num;
     
    static int sum;



    /***
     * 這是線程任務，先寫再讀
     */
    @Override
    public void run() {
        // 獲取寫鎖，Long類型表示Stamp的值，如果是0就獲取失敗
        Long write = stampedLock.writeLock();
        if (write != 0L) {
            System.out.println("現在進行寫的操作");
            // 要寫的方法
            sum += num;
        }
        // 轉換為讀鎖
        Long read = stampedLock.tryConvertToOptimisticRead(write);
        if (read != 0L) {
            // 要讀的內容
            System.out.println("現在進行的讀操作，當前的值為：");
            System.out.println(sum);
        }
    }
    
    
    
    public StampedlockDemo(StampedLock stampedLock, int num) {
        super();
        this.stampedLock = stampedLock;
        this.num = num;
    }

}

　　測試類：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        //創建鎖對象
        StampedLock stampedLock = new StampedLock();
        //創建三個線程
        StampedlockDemo stampedlockDemo1=new StampedlockDemo(stampedLock,1);
        StampedlockDemo stampedlockDemo2=new StampedlockDemo(stampedLock,10);
        StampedlockDemo stampedlockDemo3=new StampedlockDemo(stampedLock,100);
        stampedlockDemo3.start();
        stampedlockDemo1.start();
        stampedlockDemo2.start();
        
    }
}

運行結果：