簡(jiǎn)述

鎖是最常用的同步方法之一。在高并發(fā)的環(huán)境下，激烈的鎖競(jìng)爭(zhēng)會(huì)導(dǎo)致程序的性能下降。

下面是一些關(guān)于鎖的使用建議，可以把這種副作用降到最低。

減少鎖持有時(shí)間

對(duì)于使用鎖進(jìn)行并發(fā)控制的應(yīng)用程序而言，在鎖競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中，單個(gè)線程對(duì)鎖的持有時(shí)間與系統(tǒng)性能有著直接的關(guān)系。

如果線程持有鎖的時(shí)間很長(zhǎng)，那么相對(duì)地，鎖的競(jìng)爭(zhēng)程序也就越激烈。

應(yīng)該盡可能地減少對(duì)某個(gè)鎖的占有時(shí)間，以減少程序間互斥的可能。

public synchronized void syncMethod() {
		otherCode1();  	   //無(wú)同步控制需要
		needSynMethod();   //有同步控制需要
		otherCode2();      //無(wú)同步控制需要
	}
	
public void syncMethod2() {
		otherCode1();  	   //無(wú)同步控制需要
		synchronized(this) {
			needSynMethod();   //有同步控制需要
		}
		otherCode2();      //無(wú)同步控制需要
	}

說(shuō)明：減少鎖的持有時(shí)間有助于降低鎖沖突的可能性，進(jìn)而提升系統(tǒng)的并發(fā)能力。

減少鎖粒度

減少鎖粒度也是一種削弱多線程鎖競(jìng)爭(zhēng)的有效手段。這種技術(shù)典型的使用場(chǎng)景就是ConcurrentHashMap類(lèi)的實(shí)現(xiàn)。ConcurrentHashMap和Hashtable主要區(qū)別就是圍繞著鎖的粒度以及如何鎖,可以簡(jiǎn)單理解成把一個(gè)大的HashTable分解成多個(gè)，形成了鎖分離。而Hashtable的實(shí)現(xiàn)方式是—鎖整個(gè)hash表。concurrentHashMap內(nèi)部細(xì)分了若干個(gè)小的hashMap，稱(chēng)之為段（segment），默認(rèn)情況下，被細(xì)分為16個(gè)段。新增的時(shí)候根據(jù)key的hashcode計(jì)算出應(yīng)該存放到哪一個(gè)段中，然后對(duì)這個(gè)段枷鎖，完成put（）操作。就是說(shuō)，最多可以同時(shí)接收16個(gè)線程同時(shí)插入（前提是16個(gè)不同段插入），從而大大提高吞吐量。但是，減少鎖粒度會(huì)引入一個(gè)新的問(wèn)題，即：當(dāng)系統(tǒng)需要取得全局鎖時(shí)，其消耗的資源會(huì)比較多。需要遍歷每一個(gè)段，對(duì)每一個(gè)段進(jìn)行加鎖，最后還要對(duì)每一個(gè)段進(jìn)行解鎖。concurrentHashMap的size（）方法會(huì)先使用無(wú)鎖的方式求和，如果失敗才會(huì)嘗試這種加鎖的方法。所以，在高并發(fā)場(chǎng)合，size（）的性能差于同步的Hashmap，適用于size（）調(diào)用少的場(chǎng)合。 說(shuō)明：所謂減少鎖粒度，就是指縮小鎖定對(duì)象的范圍，從而減少鎖沖突的可能性，進(jìn)行提供系統(tǒng)的并發(fā)能力。

讀寫(xiě)分離鎖來(lái)替換獨(dú)占鎖

ReadWriteLock讀寫(xiě)分離鎖替代獨(dú)占鎖是減少鎖粒度的一種特殊情況。減少鎖粒度是通過(guò)分割數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而讀寫(xiě)鎖則是對(duì)系統(tǒng)功能點(diǎn)的分割。 讀操作本身不會(huì)影響數(shù)據(jù)的完整性和一致性。因此，理論上講，在大部分情況下，應(yīng)該可以允許多想成同時(shí)讀。 讀寫(xiě)鎖的訪問(wèn)約束情況：讀-讀（非阻塞）、讀-寫(xiě)（阻塞）、寫(xiě)-讀（阻塞）、寫(xiě)-寫(xiě)（阻塞）

public class ReadWriteLockTest2 {
         public static void main(String[] args) {
             //創(chuàng)建一個(gè)鎖對(duì)象
             ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(false);
             //創(chuàng)建一個(gè)線程池
             ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
             //創(chuàng)建一些并發(fā)訪問(wèn)
             RWRun rw1 = new RWRun(lock,true);
             RWRun rw2 = new RWRun(lock,true);
             RWRun rw3 = new RWRun(lock,false);
             //在線程池中執(zhí)行各個(gè)的操作
             pool.execute(rw1);
             pool.execute(rw2);
             pool.execute(rw3);
             //關(guān)閉線程池
             pool.shutdown();
         }
}
class RWRun implements Runnable {
         private ReadWriteLock myLock;                 //執(zhí)行操作所需的鎖對(duì)象
         private boolean ischeck;         //是否查詢
         public RWRun(ReadWriteLock myLock, boolean ischeck) {
			super();
			this.myLock = myLock;
			this.ischeck = ischeck;
		}
		public void run() {
                 if (ischeck) {
                         //獲取讀鎖
                         myLock.readLock().lock();
                         try {
							Thread.sleep(1000);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
                         //釋放讀鎖
                         myLock.readLock().unlock();
                 } else {
                         //獲取寫(xiě)鎖
                         myLock.writeLock().lock();
                         try {
 							Thread.sleep(1000);
 						} catch (InterruptedException e) {
 							e.printStackTrace();
 						}
                         //釋放寫(xiě)鎖
                         myLock.writeLock().unlock();
                 }
         }
}

上面執(zhí)行完的時(shí)間為2秒鐘，如果是獨(dú)占鎖 就需要3秒鐘 結(jié)論：在讀多寫(xiě)少的場(chǎng)合，使用讀寫(xiě)鎖可以有效提升系統(tǒng)的并發(fā)能力。

鎖分離

在LinkedBlockingQueue的實(shí)現(xiàn)中，take()和put()分別實(shí)現(xiàn)了從隊(duì)列中取得數(shù)據(jù)和往隊(duì)列中增加數(shù)據(jù)的功能。

雖然兩個(gè)函數(shù)都對(duì)當(dāng)前隊(duì)列進(jìn)行了修改操作，但由于是基于鏈表的，因此，兩個(gè)操作分別作用于隊(duì)列的前端和尾端，從理論上來(lái)說(shuō)，兩者并不沖突。

所以在JDK中，采用了兩把不同的鎖，分離了toke()和put()的操作,實(shí)現(xiàn)了可并發(fā)的操作。

//take()函數(shù)需要持有的鎖
private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock();
private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition();
//put()函數(shù)需要持有的鎖
private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull = putLock.newCondition();

鎖粗化

虛擬機(jī)在遇到一連串連續(xù)地對(duì)同一鎖不斷進(jìn)行請(qǐng)求和釋放的操作時(shí)，便會(huì)把所有的鎖操作整合成對(duì)鎖的一次請(qǐng)求，從而減少對(duì)鎖的請(qǐng)求同步次數(shù)，這個(gè)操作叫做鎖的粗化。

例子：在循環(huán)內(nèi)請(qǐng)求鎖時(shí)。

   for (int i =0 i < n; i++) {
           synchronized (lock) {
		doSomething();
	   }
   }

更加合理的做法應(yīng)該是在外層只請(qǐng)求一次鎖

到此這篇關(guān)于Java高并發(fā)下鎖的優(yōu)化詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)高并發(fā)下鎖的優(yōu)化內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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