Java提高锁性能的方法

减少锁持有时间

对于使用锁进行并发控制的应用程序来说,如果单个线程特有锁的时间过长,会导致锁的竞争更加激烈,会影响系统的性能.在程序中需要尽可能减少线程对锁的持有时间,如下面代码:

public synchronized void  syncMethod(){
   othercode1();
   mutexMethod();
   othercode();
}

在syncMethod同步方法中,假设只有mutexMethod()方法是需要同步的, othercode1()方法与othercode2()方法不需要进行同步. 如果othercode1与othercode2这两个方法需要花费较长的CPU时间,在并发量较大的情况下,这种同步方案会导致等待线程的大量增加. 一个较好的优化方案是,只在必要时进行同步,可以减少锁的持有时间,提高系统的吞吐量,如把上面的代码改为:

public  void  syncMethod(){
   othercode1();
   synchronized (this) {
      mutexMethod();
   }
   othercode();
}

只对mutexMethod()方法进行同步,这种减少锁持有时间有助于降低锁冲突的可能性,提升系统的并发能力。

减小锁的粒度

一个锁保护的共享数据的数量大小称为锁的粒度. 如果一个锁保护的共享数据的数量大就称该锁的粒度粗,否则称该锁的粒度细.锁的粒度过粗会导致线程在申请锁时需要进行不必要的等待.减少锁粒度是一种削弱多线程锁竞争的一种手段,可以提高系统的并发性。

在JDK7前,java.util.concurrent.ConcurrentHashMap类采用分段锁协议,可以提高程序的并发性。

使用读写分离锁代替独占锁

使用ReadWriteLock读写分离锁可以提高系统性能, 使用读写分离锁也是减小锁粒度的一种特殊情况. 第二条建议是能分割数据结构实现减小锁的粒度,那么读写锁是对系统功能点的分割。

在多数情况下都允许多个线程同时读,在写的使用采用独占锁,在读多写少的情况下,使用读写锁可以大大提高系统的并发能力。

锁分离

将读写锁的思想进一步延伸就是锁分离.读写锁是根据读写操作功能上的不同进行了锁分离.根据应用程序功能的特点,也可以对独占锁进行分离.如java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue类中take()与put()方法分别从队头取数据,把数据添加到队尾. 虽然这两个方法都是对队列进行修改操作,由于操作的主体是链表,take()操作的是链表的头部,put()操作的是链表的尾部,两者并不冲突. 如果采用独占锁的话,这两个操作不能同时并发,在该类中就采用锁分离,take()取数据时有取锁, put()添加数据时有自己的添加锁,这样take()与put()相互独立实现了并发。

粗锁化

为了保证多线程间的有效并发,会要求每个线程持有锁的时间尽量短.但是凡事都有一个度,如果对同一个锁不断的进行请求,同步和释放,也会消耗系统资源.如:

public void  method1(){
   synchronized( lock ){
      同步代码块1
   }
   synchronized( lock ){
      同步代码块2
   }
}

JVM在遇到一连串不断对同一个锁进行请求和释放操作时,会把所有的锁整合成对锁的一次请求,从而减少对锁的请求次数,这个操作叫锁的粗化,如上一段代码会整合为:

public void  method1(){
  synchronized( lock ){
     同步代码块1
     同步代码块2
  }
}

在开发过程中,也应该有意识的在合理的场合进行锁的粗化,尤其在循环体内请求锁时,如:

for(int i = 0 ; i< 100; i++){
   synchronized(lock){}
}

这种情况下,意味着每次循环都需要申请锁和释放锁,所以一种更合理的做法就是在循环外请求一次锁,如:

synchronized( lock ){
   for(int i = 0 ; i< 100; i++){}
}