Question

我想在向外部系统发送请求时实施严格的循环调度。有两个外部系统服务器。第一个请求应该转到System1＆＃39;第二个请求必须转到System2＆＃39;和下一个到System1＆＃39;等等。

由于我只有两个服务器来发送请求，并且因为我想要最大性能而没有任何阻塞和上下文切换，所以我已经使用了AtomicBoolean，因为它使用了CAS操作。

我的实施课程

1。 RoundRobinTest.java

package com.concurrency;

import java.util.Iterator;

public class RoundRobinTest 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        for (int i = 0; i < 500; i++) 
        {
            new Thread(new RoundRobinLogic()).start();
        }
        try 
        {
            // Giving a few seconds for the threads to complete
            Thread.currentThread().sleep(2000);
            Iterator<String> output = RoundRobinLogic.output.iterator();
            int i=0;
            while (output.hasNext()) 
            {
                System.out.println(i+++":"+output.next());
                // Sleeping after each out.print 
                Thread.currentThread().sleep(20);
            }
        } 
        catch (Exception ex) 
        {
            // do nothing
        }
    }

}

2.RoundRobinLogic.java （具有静态AtomicBoolean对象的类）

package com.concurrency;

import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedDeque;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

public class RoundRobinLogic implements Runnable 
{
    private static AtomicBoolean bool = new AtomicBoolean(true);

    public static Queue<String> output = new ConcurrentLinkedDeque<>();

    @Override
    public void run() 
    {
        if(bool.getAndSet(false))
        {
            // Sending the request to first system
            output.add("Request to System1");
        }
        else if(!bool.getAndSet(true))
        {
            // Sending the request to first system
            output.add("Request to System2");
        }       
    }

}

输出：

......................
314:Request to System1
315:Request to System2
316:Request to System1
317:Request to System2
318:Request to System1
319:Request to System1
320:Request to System2
321:Request to System2
322:Request to System1
323:Request to System2
324:Request to System1
325:Request to System2
......................

请求318和319已发送到同一服务器，AtomicBoolean在此方案中失败。对于我的应用程序，1000-2000个线程可能一次访问共享对象。从实践中的Java并发性来看，我已经看到了以下内容。

在高争用级别锁定往往优于原子变量，但更现实争用级别原子变量优于锁定。这是因为锁通过挂起线程来对争用做出反应，减少共享内存总线上的CPU使用率和同步流量。具有低到中等的争用，原子提供更好的可扩展性;锁定提供高争用更好的争用避免。（基于CAS的算法在单CPU系统上也优于基于锁定的算法，因为a CAS总是在单个CPU系统上成功，除非线程在中间被抢占的不太可能的情况读取修改写入操作。）

现在我有以下问题。

是否有其他有效的非阻塞方式，以实现循环请求发送。
在激烈争论下，AtomicBoolean可能会失败吗？我的理解是，由于争用很大，性能/吞吐量可能会下降。但在上面的例子中AtomicBoolean失败了。为什么？

Answer 1

除了John的答案之外，RoundRobinLogic的更简洁，更有效的实施方法将使用AtomicInteger或AtomicLong。这样就无需将AtomicBoolean的当前值与新值进行比较：

class RoundRobinLogic implements Runnable
{
    private static final AtomicInteger systemIndex = new AtomicInteger(1);

    public static final Queue<String> output = new ConcurrentLinkedDeque<>();

    @Override
    public void run()
    {
        if (systemIndex.incrementAndGet() % 2 == 0) {
            // Sending the request to first system
            output.add("Request to System1");
        } else {
            // Sending the request to second system
            output.add("Request to System2");
        }
    }
}

这将允许您相当容易地将其扩展到其他系统：

class RemoteSystem
{
    private final String name;

    RemoteSystem(String name)
    {
        this.name = name;
    }

    public String name()
    {
        return name;
    }
}

class RoundRobinLogic implements Runnable
{
    private static final AtomicInteger systemIndex = new AtomicInteger(1);

    private static final RemoteSystem[] systems = new RemoteSystem[] {
        new RemoteSystem("System1"),
        new RemoteSystem("System2"),
        new RemoteSystem("System3"),
        new RemoteSystem("System4"),
    };

    public static final Queue<String> output = new ConcurrentLinkedDeque<>();

    @Override
    public void run()
    {
        RemoteSystem system = systems[systemIndex.incrementAndGet() % systems.length];

        // Sending the request to right system
        output.add("Request to " + system.name());
    }
}

Answer 2

假设您没有使用Queue，而是使用实际系统的api。我看到的问题与：

有关

    if(bool.getAndSet(false))
    {
        // Sending the request to first system
        output.add("Request to System1");
    }
    else if(!bool.getAndSet(true))
    {
        // Sending the request to second system
        output.add("Request to System2");
    }

如果两个条件失败怎么办？怎么可能？想象一下，在输入第一个if时，布尔值为true。然后你尝试将它设置为false，但另一个线程击败你，所以你看到false。然后尝试else if。现在如果你到达那里时else if是假的，但设置为true又买另一个线程怎么办？在这种情况下，两次尝试都将失败。

我会将其重构为：

while(true){
  boolean current = bool.get();
  if(bool.compareAndSet(current, !current){
     if(current){ 
        //send request to first system
     } else {
        //send request to second system
     }
     return;
  }
}

正如Sean Bright所提到的那样，因为你正在添加一个队列，即使你像上面那样实现它，你仍然可能会看到一些无序的值，因为Queue本身不是与AtomicBoolean同步的一部分。 / p>

Answer 3

由于您的要求基本上是：实现原子操作

评估并翻转布尔值（或评估模数并在通用n服务器案例中递增计数器）和
根据步骤1的结果将条目插入队列，

通过使步骤1和2单独进行线程安全，您无法真正实现这一点;你必须同步步骤1和2。

这是一个应该有效的简单实现：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class RoundRobinLogic implements Runnable 
{
    private static boolean bool = true;
    public static final Queue<String> OUTPUT = new LinkedList<String>();
    private static final Object LOCK = new Object();

    @Override
    public void run() {
        synchronized (LOCK) {
            OUTPUT.add(bool ? "Request to System1" : "Request to System2");
            bool = !bool;
        }
    }
}

关于你的问题：

如果需要同时处理两个高于处理器级别的操作，则无法避免阻塞。 java.util.concurrent.atomic中的类使用机器级原子指令，这就是使用这些类的代码（通常，取决于平台）不需要阻塞的原因。
在您的实施中，AtomicBoolean没有失败。相反，在读取布尔值和向队列中添加元素之间存在竞争条件。

使用AtomicBoolean的Java循环调度算法

3 个答案: