Java 多线程编程 — 锁优化

2018-03-01 11:25:31来源:oschina作者:美的让人心动人点击

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并发环境下进行编程时,需要使用锁机制来同步多线程间的操作,保证共享资源的互斥访问。加锁会带来性能上的损坏,似乎是众所周知的事情。然而,加锁本身不会带来多少的性能消耗,性能主要是在线程的获取锁的过程。如果只有一个线程竞争锁,此时并不存在多线程竞争的情况,那么JVM会进行优化,那么这时加锁带来的性能消耗基本可以忽略。因此,规范加锁的操作,优化锁的使用方法,避免不必要的线程竞争,不仅可以提高程序性能,也能避免不规范加锁可能造成线程死锁问题,提高程序健壮性。下面阐述几种锁优化的思路。


一、尽量不要锁住方法


在普通成员函数上加锁时,线程获得的是该方法所在对象的对象锁。此时整个对象都会被锁住。这也意味着,如果这个对象提供的多个同步方法是针对不同业务的,那么由于整个对象被锁住,一个业务业务在处理时,其他不相关的业务线程也必须wait。下面的例子展示了这种情况:


LockMethod类包含两个同步方法,分别在两种业务处理中被调用:


复制代码 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是线程类,用来处理A业务,调用的是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();
}
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}


BUSSB是线程类,用来处理B业务,调用的是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();
}
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} TestLockMethod类,使用线程BUSSA与BUSSB进行业务处理: 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();
}
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} 运行程序,可以看到在线程bussa 执行的过程中,bussb是不能够进入函数 busiB()的,因为此时lockMethod 的对象锁被线程bussa获取了。


二、缩小同步代码块,只锁数据


有时候为了编程方便,有些人会synchnoized很大的一块代码,如果这个代码块中的某些操作与共享资源并不相关,那么应当把它们放到同步块外部,避免长时间的持有锁,造成其他线程一直处于等待状态。尤其是一些循环操作、同步I/O操作。不止是在代码的行数范围上缩小同步块,在执行逻辑上,也应该缩小同步块,例如多加一些条件判断,符合条件的再进行同步,而不是同步之后再进行条件判断,尽量减少不必要的进入同步块的逻辑。


三、锁中尽量不要再包含锁


这种情况经常发生,线程在得到了A锁之后,在同步方法块中调用了另外对象的同步方法,获得了第二个锁,这样可能导致一个调用堆栈中有多把锁的请求,多线程情况下可能会出现很复杂、难以分析的异常情况,导致死锁的发生。下面的代码显示了这种情况:


synchronized(A){


synchronized(B){


}
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}


或是在同步块中调用了同步方法:


synchronized(A){


Bb = objArrayList.get(0);
b.method(); //这是一个同步方法
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}


解决的办法是跳出来加锁,不要包含加锁: { B b = null;


synchronized(A){ b = objArrayList.get(0); } b.method(); }


四、将锁私有化,在内部管理锁


把锁作为一个私有的对象,外部不能拿到这个对象,更安全一些。对象可能被其他线程直接进行加锁操作,此时线程便持有了该对象的对象锁,例如下面这种情况: class A { public void method1() { } }


class B { public void method1() { A a = new A(); synchronized (a) { //直接进行加锁       a.method1();


}
}
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}


这种使用方式下,对象a的对象锁被外部所持有,让这把锁在外部多个地方被使用是比较危险的,对代码的逻辑流程阅读也造成困扰。一种更好的方式是在类的内部自己管理锁,外部需要同步方案时,也是通过接口方式来提供同步操作: class A { private Object lock = new Object(); public void method1() { synchronized (lock){


}
}
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}


class B { public void method1() { A a = new A(); a.method1(); } }


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