Java——多線程編程學習/01
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並發環境下進行編程時,需要使用鎖機制來同步多線程間的操作,保證共享資源的互斥訪問。加鎖會帶來性能上的損壞,似乎是眾所周知的事情。然而,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。如果只有一個線程競爭鎖,此時並不存在多線程競爭的情況,那麽JVM會進行優化,那麽這時加鎖帶來的性能消耗基本可以忽略。因此,規範加鎖的操作,優化鎖的使用方法,避免不必要的線程競爭,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。下面闡述幾種鎖優化的思路。
一、盡量不要鎖住方法----鎖方法-----方法的對象鎖
在普通成員函數上加鎖時,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。這也意味著,如果這個對象提供的多個同步方法是針對不同業務的,那麽由於整個對象被鎖住,一個業務業務在處理時,其他不相關的業務線程也必須wait。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:
1 public class LockMethod { 2 public synchronized void busiA() { 3 for (int i = 0; i < 10000; i++) { 4 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "deal with bussiness A:"+i); 5 } 6 } 7 public synchronized void busiB() { 8 for (int i = 0; i < 10000; i++) { 9 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "deal with bussiness B:"+i); 10 } 11 } 12 }
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:
1 public class BUSSB extends Thread { 2 LockMethod lockMethod; 3 void deal(LockMethod lockMethod){ 4 this.lockMethod = lockMethod; 5 } 6 7 @Override 8 public void run() { 9 super.run(); 10 lockMethod.busiB(); 11 } 12 }
TestLockMethod類,使用線程BUSSA與BUSSB進行業務處理:
1 public class TestLockMethod extends Thread { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 LockMethod lockMethod = new LockMethod(); 5 BUSSA bussa = new BUSSA(); 6 BUSSB bussb = new BUSSB(); 7 bussa.deal(lockMethod); 8 bussb.deal(lockMethod); 9 bussa.start(); 10 bussb.start(); 12 } 13 }
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,因為此時lockMethod 的對象鎖被線程bussa獲取了。
二、縮小同步代碼塊,只鎖數據
有時候為了編程方便,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並不相關,那麽應當把它們放到同步塊外部,避免長時間的持有鎖,造成其他線程一直處於等待狀態。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,符合條件的再進行同步,而不是同步之後再進行條件判斷,盡量減少不必要的進入同步塊的邏輯。
三、鎖中盡量不要再包含鎖---易死鎖
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復雜、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){
// 調用
synchronized
(B){
}
}
或是在同步塊中調用了同步方法:
1 synchronized(A){ 2 B b = objArrayList.get(0); 3 b.method(); //這是一個同步方法 4 }
解決的辦法是跳出來加鎖,不要包含加鎖:
1 { 2 B b = null; 3 synchronized(A){ 4 b = objArrayList.get(0); 5 } 6 b.method(); 7 }
四、將鎖私有化,在內部管理鎖
把鎖作為一個私有的對象,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:
1 class A { 2 public void method1() { 3 } 4 } 5 6 class B { 7 public void method1() { 8 A a = new A(); 9 synchronized (a) { //直接進行加鎖 10 a.method1(); 11 } 12 } 13 }
這種使用方式下,對象a的對象鎖被外部所持有,讓這把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:
1 class A { 2 private Object lock = new Object(); 3 public void method1() { 4 synchronized (lock){ 5 6 } 7 } 8 } 9 10 class B { 11 public void method1() { 12 A a = new A(); 13 a.method1(); 14 } 15 }
五、進行適當的鎖分解
考慮下面這段程序:
1 public class GameServer { 2 public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>(); 3 4 public void join(Player player, Table table) { 5 if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) { 6 synchronized (tables) { 7 List<Player> tablePlayers = tables.get(table.getId()); 8 if (tablePlayers.size() < 9) { 9 tablePlayers.add(player); 10 } 11 } 12 } 13 } 14 public void leave(Player player, Table table) {/*省略*/} 15 public void createTable() {/*省略*/} 16 public void destroyTable(Table table) {/*省略*/} 17 }
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:
1 public class GameServer { 2 public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>(); 3 4 public void join(Player player, Table table) { 5 if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) { 6 List<Player> tablePlayers = null; 7 synchronized (tables) { 8 tablePlayers = tables.get(table.getId()); 9 } 10 11 synchronized (tablePlayers) { 12 if (tablePlayers.size() < 9) { 13 tablePlayers.add(player); 14 } 15 } 16 } 17 } 18 19 public void leave(Player player, Table table) {/*省略*/} 20 public void createTable() {/*省略*/} 21 public void destroyTable(Table table) {/*省略*/} 22 }
Java——多線程編程學習/01