在Java并发编程中，AtomicLong 和 LongAdder 是两种常用的用于执行原子操作的类，它们都能在多线程环境下安全地更新长整型（long）的值。尽管它们的目标相似，但它们在实现方式、性能特点以及适用场景上存在一些显著差异。下面，我们将深入探讨这两个类的区别，并尝试以高级程序员的视角来阐述这些差异。

1. 基本概念与用途

AtomicLong

AtomicLong 是 Java 并发包（java.util.concurrent.atomic）中的一个类，它提供了在单个变量上执行原子操作的能力。原子操作意味着这些操作在执行过程中不会被线程调度机制中断，从而保证了操作的完整性和可见性。AtomicLong 主要用于实现计数器、累加器等场景，在这些场景中，多个线程需要安全地更新同一个长整型变量的值。

LongAdder

LongAdder 是 Java 8 引入的一个新类，同样位于 java.util.concurrent.atomic 包中。它旨在提供比 AtomicLong 更高的并发级别下的吞吐量。LongAdder 通过将单个 long 值的更新分散到多个变量上（通常是一个基数值和多个单元格），从而减少了在高并发情况下对单一热点变量的竞争，进而提高了性能。

2. 实现机制

AtomicLong

AtomicLong 的实现依赖于底层的 CAS（Compare-And-Swap）操作。CAS 是一种乐观锁技术，它尝试更新一个值时，会先检查该值是否等于预期值，如果等于则更新为新值，并返回成功；如果不等，则说明该值已被其他线程修改，此时操作失败，并通常会重试直到成功。这种机制虽然能有效保证操作的原子性，但在高并发场景下，由于大量线程竞争同一资源，可能会导致较高的重试成本，从而影响性能。

LongAdder

LongAdder 的设计则更加巧妙。它内部维护了一个基数值（base）和多个单元格（cells），每个线程在更新时，会首先尝试更新其关联的单元格（如果尚未初始化，则先初始化），如果检测到足够的竞争（例如，通过检测到某个单元格的冲突次数过高），则会尝试更新基数值。最终，LongAdder 的值是所有单元格和基数值的总和。这种设计减少了线程间的竞争，因为每个线程通常只更新自己的单元格，从而提高了在高并发场景下的性能。

3. 性能差异

由于实现机制的不同，LongAdder 和 AtomicLong 在性能上表现出明显的差异。在大多数高并发场景下，LongAdder 的性能要优于 AtomicLong。这是因为 LongAdder 通过减少线程间的竞争，降低了 CAS 操作失败的概率，从而减少了重试的次数和上下文切换的开销。然而，在并发级别较低时，AtomicLong 的性能可能与 LongAdder 相当，甚至在某些情况下可能更优，因为 LongAdder 的额外逻辑（如单元格的初始化和维护）可能会引入一定的开销。

4. 适用场景

AtomicLong

• 适用于并发级别不是特别高，且对内存占用有严格要求的场景。
• 当需要保证操作的绝对原子性，且不介意在极端高并发下性能有所下降时。

LongAdder

• 适用于高并发场景，特别是当多个线程频繁更新同一个长整型变量时。
• 当性能是首要考虑因素，且可以接受一定的内存开销时。

5. 注意事项

• 尽管 LongAdder 在高并发下性能更优，但它提供的不是严格意义上的原子操作。如果应用场景需要确保每次更新操作的原子性（即，不希望更新过程中被其他线程打断），则 AtomicLong 是更好的选择。
• LongAdder 提供了 sum() 方法来获取当前的总值，但需要注意的是，这个方法并不保证返回的是一个“实时”的值，因为在多线程环境下，值是在不断变化的。如果需要非常精确的值，可能需要考虑其他同步或协调机制。
• 在使用 LongAdder 时，应注意其内存占用可能会随着并发级别的增加而增加，因为需要为更多的线程分配单元格。

6. 实战应用与码小课

在实际的软件开发中，选择 AtomicLong 还是 LongAdder 取决于具体的应用场景和性能要求。如果你正在开发一个高并发的系统，且性能是关键考量因素，那么 LongAdder 很可能是一个更好的选择。同时，理解这两个类的内部实现和工作原理，对于编写高效、可维护的并发代码至关重要。

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