使用 Java 的 Atomic 类进行模块化增量答案

【问题标题】：Modular increment with Java's Atomic classes使用 Java 的 Atomic 类进行模块化增量
【发布时间】：2011-01-26 22:38:18
【问题描述】：

令我惊讶的是，Java 的 AtomicInteger 和 AtomicLong 类没有用于模块化增量的方法（因此在达到限制后值会回绕为零）。

我想我必须遗漏一些明显的东西。最好的方法是什么？

例如，我想在线程之间共享一个简单的 int，并且我希望每个线程能够递增它，例如 mod 10。

我可以创建一个使用同步/锁的类，但有没有更好、更简单的方法？

【问题讨论】：

标签： java modulo atomic

【解决方案1】：

只修改 10 读取时的值？

public class AtomicWrappingCounter {
  private final AtomicLong counter = new AtomicLong();
  private final int max;

  public AtomicWrappingCounter(int max) {
    this.max = max;
  }

  public int get() {
    return (int) (counter.get() % max);
  }

  public int incrementAndGet() {
    return (int) (counter.incrementAndGet() % max);
  }
}

显然，如果您可能将此计数器增加超过Long.MAX_VALUE 次，则不能使用此方法，但 9 quintillion 是要增加很多次（大约 292 年，以每纳秒 1 次的速度增加！）。

【讨论】：

这些方法不需要同步吗，ColinD？如果一个线程在incrementAndGet()中，并且增量已经完成，但没有取模，另一个线程调用get()并返回增加但不是取模的值？
@Mark：不。模数对于每个线程都是本地的。 AtomicLong 将确保一旦调用了 incrementAndGet()，另一个调用 get() 的线程将看到新值。然后两个线程自行取模，每个线程都会看到预期的最终结果。

【解决方案2】：

在 Java 8 中，您可以在 AtomicInteger 中使用 getAndUpdate（和 updateAndGet）。

例如，如果我们想要一个每次达到 10 时归零的计数器。

AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

// to get & update
counter.getAndUpdate(value -> (value + 1) % 10)

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为最简单的方法是自己构建一个包装计数器，将其值存储在 AtomicInteger 中，类似于

public class AtomicWrappingCounter {
    private AtomicInteger value;
    private final int max;

    public AtomicWrappingCounter(int start, int max) {
        this.value = new AtomicInteger(start);
        this.max = max;
    }

    public int get() {
        return value.get();
    }

    /* Simple modification of AtomicInteger.incrementAndGet() */
    public int incrementAndGet() {
        for (;;) {
            int current = get();
            int next = (current + 1) % max;
            if (value.compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }
}

为什么AtomicInteger 本身不提供类似的东西？谁知道呢，但我认为并发框架作者的意图是提供一些构建块，您可以使用它们来更好地创建自己的更高级别的函数。

【讨论】：

他们只需要在框架中实现get和compareAndSet。所有其他方法都可以建立在这些之上。
聪明——但我怀疑在激烈的争论下这实际上会比同步更糟糕。
@Michael 你能详细说明为什么吗？会不会和 AtomicInteger 自己的行为有什么不同？
@Michael：问题是，incrementAndGet() 的实现方式和他这里的方法一样，只是没有 mod。
对，所以在这种情况下，您无论如何都不想使用原子类，这种情况基本上否定了这个问题的核心。不过要知道的好信息。

【解决方案4】：

在addModular() 方法中添加synchronized 修饰符或块有什么困难？

Atomic 类没有此功能的原因是它们基于当前 CPU 提供的specific atomic hardware instructions，如果不求助于锁定或其他更复杂且潜在的像 matt 建议的那样低效的算法。

【讨论】：

【解决方案5】：

我很惊讶 Java 的 AtomicInteger 和 AtomicLong 类没有用于模块化增量的方法。

当标准类不包含支持各种不寻常用例的“花里胡哨”时，不要感到惊讶。设计师必须在他们包含的内容和不包含的内容上划清界限。趋势是支持常见的用例和任何其他方式都无法支持的用例。在这种情况下，这些标准都不适用。

【讨论】：