LongAdder 和 AtomicLong 有什么区别？怎么选？

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LongAdder 和 AtomicLong 有什么区别？怎么选？

结论先行：AtomicLong 让所有线程 CAS 同一个 value，高并发时单点热点；LongAdder 把计数分散到 Cell 数组，每个线程更新自己的槽，sum() 时再汇总。写多读少选 LongAdder，要精确快照选 AtomicLong。

1. 核心差异

维度	`AtomicLong`	`LongAdder`
数据结构	单个 `volatile long value`	`base` + `Cell[]`（分段累加）
写路径	所有线程 CAS 同一地址，失败自旋	优先更新自己的 Cell，冲突才扩容
高并发写性能	差（冲突随线程数急剧上升）	好（冲突概率被摊薄）
读路径	O(1)，读到精确值	O(n) 遍历汇总，且弱一致
内存占用	一个对象	一个 Cell 数组 + 缓存行填充
适用	序列号、状态标记、低并发计数	QPS/调用量统计、埋点

2. 热点是怎么被打散的

AtomicLong：所有线程抢同一个地址
   T1 ─┐
   T2 ─┼──▶ [ value = 100 ]   ← CAS 只有一个人成功，其余重试
   T3 ─┘

LongAdder：线程按 probe 散列到不同 Cell
   T1 ──▶ [Cell0 = 5]
   T2 ──▶ [Cell1 = 7]         sum() = base + Cell0 + Cell1 + Cell2
   T3 ──▶ [Cell2 = 3]

LongAdder 在第一次 CAS 失败后，会为当前线程分配（或复用）一个 Cell，此后该线程只更新自己的 Cell；只有在 Cell 数量超过 CPU 核数、或数组需要扩容时，冲突才会重新出现。

3. 用法与一致性差异

// AtomicLong：每次 get 都是精确的当前值
AtomicLong seq = new AtomicLong();
long next = seq.incrementAndGet();     // 严格递增，可当序列号

// LongAdder：写快，但 sum() 是"某一瞬间的汇总"，不是原子快照
LongAdder counter = new LongAdder();
counter.increment();
counter.add(10);
long total = counter.sum();            // 汇总时其他线程可能正在改 Cell
long snapshot = counter.sumThenReset();// 汇总并清零，适合周期性上报

关键一点：sum() 不保证并发精确。统计类指标（QPS、成功数）可以接受，账务类数值绝对不能用它。

4. 性能量级（16 线程各 1000 万次自增，示意）

实现	相对耗时	说明
`synchronized`	最慢	每次都要抢 monitor
`AtomicLong`	中等偏慢	单点 CAS，冲突多时大量自旋
`LongAdder`	最快	分段后几乎无冲突
单线程下的 `AtomicLong`	比 LongAdder 快	没有分段开销，直接 CAS 成功

最后一行很关键：低竞争时 LongAdder 反而更慢，因为它多了一次 Cell 探测和汇总开销。

5. 常见追问

追问一：LongAdder 为什么能减少冲突？ 把"一个计数器"变成"一组计数器"。线程通过 Thread 上的 threadLocalRandomProbe 散列到不同 Cell，只要两个线程不落在同一个 Cell 上就不冲突；Cell 数组的大小会按需翻倍，直到接近核数。

追问二：sum() 为什么可能不准？ 它先读 base，再遍历所有 Cell 累加，这个过程中别的线程还在写。所以它给的是"弱一致的近似值"，要精确值就得自己加锁或改用 AtomicLong。

追问三：Cell 为什么要做缓存行填充？ 为了防止伪共享：如果两个 Cell 落在同一个 64 字节缓存行，一个线程改 Cell0 会让另一个线程的 Cell1 缓存失效，分段就白做了。JDK 用 @Contended 注解给 Cell 补齐缓存行。

追问四：什么时候必须用 AtomicLong？ 需要严格递增序列号、需要 compareAndSet 的条件更新、需要读到精确即时值。LongAdder 没有 compareAndSet，也不保证读到最新总和。

追问五：还有别的选择吗？ LongAccumulator（自定义累加函数）、AtomicIntegerArray（分段数组）、或者直接用数据库/Redis 的计数器（跨进程场景）。

追问六：LongAdder 的 Cell 数组会无限增长吗？ 不会。Cell 数组最大长度受"不超过 CPU 核数"的约束（cells.length > NCPU 时不再扩容），冲突时转而依赖 CAS 重试。所以在核数有限的机器上，它的内存占用是有上界的。

小结

AtomicLong 是"一个账本大家排队记"，LongAdder 是"每人一个小本子最后汇总"。选择只看两个问题：写并发高不高、读需不需要精确。前者高就 LongAdder，后者要精确就 AtomicLong。

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