Java併發之使用鎖的五種優化技巧(筆記)(很重要的文章,需要多讀)

0、併發環境下進行編程,經常需要使用鎖機制來同步多線程間的操作,保證共享資源(共享變量)的互斥訪問

a、加鎖會帶來性能上的損壞

b、加鎖本身不會帶來多少的性能消耗,性能主要是在線程的獲取鎖的過程

c、當只有一個線程競爭鎖,因爲不存在多線程競爭的情況,那麼JVM就會進行鎖優化

d、JVM進行鎖優化後,這時你的加鎖行爲,帶來的性能消耗是極低的

e、所以,我們只要規範加鎖的操作,優化鎖的使用方法,就可以避免不必要的線程競爭(減少線程獲取鎖的過程),不僅可以提高程序性能,也能避免不規範加鎖可能造成線程死鎖問題,提高程序健壯性

 

闡述幾種鎖優化的思路

 

一、儘量不要鎖住方法(鎖的範圍越小越好,最好就鎖共享變量被操作的代碼)

在實例方法上加鎖時,線程獲得的是該方法所在對象的對象鎖。此時整個對象都會被鎖住。如果這個對象提供的多個同步方法是針對不同業務的,那麼由於整個對象已經被鎖住,當一個業務邏輯再處理時,其他不相關的業務線程也必須處於BLOCKED狀態。下面的例子展示了這種情況:

LockMethod類包含兩個同步方法,分別在兩種業務處理中被調用:

public class LockMethod   {

    public synchronized void busiA() {

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "deal with bussiness A:"+i);

        }

    }

    public synchronized void busiB() {

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "deal with bussiness B:"+i);

        }

    }

}

BUSSA是線程類,用來處理A業務,調用的是LockMethod的busiA()方法:

public class BUSSA extends Thread {

    LockMethod lockMethod;

    void deal(LockMethod lockMethod){

        this.lockMethod = lockMethod;

    }

 

    @Override

    public void run() {

        super.run();

        lockMethod.busiA();

    }

}

BUSSB是線程類,用來處理B業務,調用的是LockMethod的busiB()方法:

public class BUSSB extends Thread {

    LockMethod lockMethod;

    void deal(LockMethod lockMethod){

        this.lockMethod = lockMethod;

    }

 

    @Override

    public void run() {

        super.run();

        lockMethod.busiB();

    }

}

TestLockMethod類,使用線程BUSSA與BUSSB進行業務處理:

public class TestLockMethod extends Thread {

 

    public static void main(String[] args) {

        LockMethod lockMethod = new LockMethod();

        BUSSA bussa = new BUSSA();

        BUSSB bussb = new BUSSB();

        bussa.deal(lockMethod);

        bussb.deal(lockMethod);

        bussa.start();

        bussb.start();

 

    }

}

運行程序,可以看到在線程bussa 執行的過程中,bussb是不能夠進入函數 busiB()的,因爲此時lockMethod 的對象鎖被線程bussa獲取了(是啊,沒錯)

 

二、縮小同步代碼塊,只鎖數據(只鎖共享變量)

有時候爲了編程方便,有些人會synchnoized很大的一塊代碼,如果這個代碼塊中的某些操作與共享資源(共享變量)並不相關,那麼應當把它們放到同步塊的外邊,避免長時間的持有鎖,造成其他線程一直處於BLOCKED狀態。尤其是一些循環操作、同步I/O操作。不止是在代碼的行數範圍上縮小同步塊,在執行邏輯上,也應該縮小同步塊,例如多加一些條件判斷

a、符合條件的再進行同步,而不是同步之後再進行條件判斷,儘量減少不必要的進入同步塊的邏輯

 

三、鎖中儘量不要再包含鎖(別玩重入鎖)

這種情況經常發生,線程在得到了A鎖之後,在同步方法塊中調用了另外對象的同步方法,獲得了第二個鎖,這樣可能導致一個調用堆棧中有多把鎖的請求,多線程情況下可能會出現很複雜、難以分析的異常情況,導致死鎖的發生。下面的代碼顯示了這種情況:

synchronized(A){

 

   synchronized(B){

   

      }  

}

或是在同步塊中調用了同步方法:

synchronized(A){

 

    B  b = objArrayList.get(0);

    b.method(); //這是一個同步方法

}

解決的辦法是跳出來加鎖(第一個鎖釋了,再加第二個鎖),不要包含加鎖:

{

     B b = null;

    

 synchronized(A){

    b = objArrayList.get(0);

  }

  b.method();

}

 

四、將鎖私有化,在內部管理鎖(對象鎖私有,不要讓對象鎖引用到處傳遞)

 

把鎖作爲一個私有的對象,外部不能拿到這個對象,更安全一些。對象可能被其他線程直接進行加鎖操作,此時線程便持有了該對象的對象鎖,例如下面這種情況:

 

class A {

    public void method1() {

    }

}

 

class B {

    public void method1() {

        A a = new A();

        synchronized (a) { //直接進行加鎖

      a.method1();

 

        }

    }

}

這種使用方式下,對象a的對象鎖被外部所持有,讓這把對象鎖在外部多個地方被使用是比較危險的,對代碼的邏輯流程閱讀也造成困擾。一種更好的方式是在類的內部自己管理鎖,外部需要同步方案時,也是通過接口方式來提供同步操作:

class A {

    private Object lock = new Object();

    public void method1() {

        synchronized (lock){

             

        }

    }

}

 

class B {

    public void method1() {

        A a = new A();

        a.method1();

    }

}

五、進行適當的鎖分解

考慮下面這段程序:

public class GameServer {

  public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>();

 

  public void join(Player player, Table table) {

    if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) {

      synchronized (tables) {

        List<Player> tablePlayers = tables.get(table.getId());

        if (tablePlayers.size() < 9) {

          tablePlayers.add(player);

        }

      }

    }

  }

  public void leave(Player player, Table table) {/*省略*/} 

  public void createTable() {/*省略*/} 

  public void destroyTable(Table table) {/*省略*/}

}

 

在這個例子中,join方法只使用一個同步鎖,來獲取tables中的List<Player>對象,然後判斷玩家數量是不是小於9,如果是,就調增加一個玩家。當有成千上萬個List<Player>存在tables中時,對tables鎖的競爭將非常激烈。在這裏,我們可以考慮進行鎖的分解:快速取出數據之後,對List<Player>對象進行加鎖,讓其他線程可快速競爭獲得tables對象鎖:

 

public class GameServer {

  public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>();

 

  public void join(Player player, Table table) {

    if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) {

      List<Player> tablePlayers = null;

      synchronized (tables) {

          tablePlayers = tables.get(table.getId());

      }

       

      synchronized (tablePlayers) {

        if (tablePlayers.size() < 9) {

          tablePlayers.add(player);

        }

      }

    }

  }

 

 public void leave(Player player, Table table) {/*省略*/} 

 public void createTable() {/*省略*/} 

 public void destroyTable(Table table) {/*省略*/}

}

參考文章:https://mp.weixin.qq.com/s/hVvxUWNX6LPcw7WCWIycLg

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