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java - AtomicInteger 实现和代码重复

coder 2023-08-28 原文

警告:问题有点长，但分隔线以下的部分仅供好奇。

Oracle 的 JDK 7 实现 AtomicInteger包括以下方法:

public final int addAndGet(int delta) {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + delta;         // Only difference
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

public final int incrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();
        int next = current + 1;             // Only difference
        if (compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

很明显第二种方法可以写成:

public final int incrementAndGet() {
    return addAndGet(1);
}

该类中还有其他几个类似代码重复的示例。除了性能方面的考虑 (*)，我想不出这样做的任何理由。而且我很确定作者在确定该设计之前进行了一些深入的测试。

为什么(或在什么情况下)第一个代码比第二个代码执行得更好？

(*) 我忍不住写了一个快速的微基准测试。它显示(后 JIT)2-4% 的系统性能差距有利于 addAndGet(1) 与 incrementAndGet()(诚然很小，但它是非常一致)。老实说，我真的无法解释这个结果......

输出:

incrementAndGet(): 905
addAndGet(1): 868
incrementAndGet(): 902
addAndGet(1): 863
incrementAndGet(): 891
addAndGet(1): 867
...

代码:

public static void main(String[] args) throws Exception {
    final int size = 100_000_000;
    long start, end;
    AtomicInteger ai;

    System.out.println("JVM warmup");
    for (int j = 0; j < 10; j++) {
        start = System.nanoTime();
        ai = new AtomicInteger();
        for (int i = 0; i < size / 10; i++) {
            ai.addAndGet(1);
        }
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("addAndGet(1): " + ((end - start) / 1_000_000));
        start = System.nanoTime();
        ai = new AtomicInteger();
        for (int i = 0; i < size / 10; i++) {
            ai.incrementAndGet();
        }
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("incrementAndGet(): " + ((end - start) / 1_000_000));
    }


    System.out.println("\nStart measuring\n");

    for (int j = 0; j < 10; j++) {
        start = System.nanoTime();
        ai = new AtomicInteger();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            ai.incrementAndGet();
        }
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("incrementAndGet(): " + ((end - start) / 1_000_000));
        start = System.nanoTime();
        ai = new AtomicInteger();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            ai.addAndGet(1);
        }
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("addAndGet(1): " + ((end - start) / 1_000_000));
    }
}

最佳答案

我会给出新的假设。如果我们查看 AtomicInteger 的字节码，我们会发现，它们之间的主要区别在于 addAndGet 使用 iload_ 指令，而 incrementAndGet 使用 iconst_ 指令:

public final int addAndGet(int);
   ...
   4:   istore_2
   5:   iload_2
   6:   iload_1
   7:   iadd

public final int incrementAndGet();
   ...
   4:   istore_1
   5:   iload_1
   6:   iconst_1
   7:   iadd

看来，iconst_+iadd 翻译成INC 指令，由于iload_...iadd 作为ADD 指令。这都与关于 ADD 1 与 INC 等的常见问题有关:

Relative performance of x86 inc vs. add instruction

Is ADD 1 really faster than INC ? x86

这可能就是答案，为什么 addAndGet 比 incrementAndGet 稍微快一些

关于java - AtomicInteger 实现和代码重复，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/15142546/

AtomicIntegerjavacodeincrementAndGetaddAndGetperformancejvm

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