第4章 锁的优化及注意事项

  1. 提高锁性能的几点建议
    • 减小锁持有时间
    • 减小锁粒度
    • 读写分离锁替换独占锁(读多写少的场景)
    • 锁分离(LinkedBlockingQueue中的putLock,takeLock
    • 锁粗化(适当扩大锁范围,尝试将多次锁操作合并)
  2. Java 虚拟机对锁优化所做的努力
    • 锁偏向,获得锁后就进入偏向模式,再次请求锁时无需任何同步操作,节省大量有关锁申请的操作,适用于几乎没有锁竞争的场合,-XX:+UseBiasedLocking可以开启偏向锁
    • 轻量级锁 。。。
    • 自旋锁,请求锁失败时,为避免直接在操作系统层面挂起,让当前线程做几个空循环,如果依然无法获取才挂起
    • 锁消除,jit编译时进行上下文扫描去除不可能存在资源竞争的锁,逃逸分析是观察某个变量是否会跳出某个作用域,在-server模式下,可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis打开逃逸分析。使用-XX:+EliminateLocks可以打开锁消除
  3. ThreadLocal是线程局部变量,只有当前线程可以访问,在Thread对象中持有一个ThreadLocalMap对象,在线程池的场景下,最好使用ThreadLocal.remove()将变量移除,或设为null来防止内存泄露,在一些场景下,比如多线程产生随机数使用ThreadLocal<Random>会获得更好的性能
  4. CAS(Compare And Swap)对死锁天生免疫,线程间的相互影响也远小于基于锁的方式,没有锁竞争带来的系统开销,也咩有线程间频繁调度带来的开销,比基于锁的方式有更优越的性能。CAS(V,E,N)中V标识要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。仅当V等于E时,才将V设为N,如果V和E不同,则说明其他线程做了更新,当前线程什么都不做,最后,CAS返回当前V的真实值。多个线程同时使用 CAS 操作一个变量时只有一个会胜出,失败的线程不会被挂起,而是进行失败重试
  5. JDK 中的 atomic 包中实现了一些可直接使用 CAS 操作的线程安全类型,unsafe 中封装了一些和指针相关的操作,属于 JDK 内部使用的专属类。AtomicXXX 类中大量使用了 unsafe 操作
    • AtomicInteger、AtomicLong等对数值封装
    • AtomicReference无锁对象的引用,保证修改对象引用时的线程安全性,但存在的一个问题是只根据对象值,无法根据对象状态,即对象被修改了很多次后值和 CAS 期望值一致
    • AtomicStampedReference维护了对象值和时间戳,更新时对象值和时间戳必须都满足期望值,并且会更新对象值和时间戳
    • AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArrayAtomicIntegerArray来说,本质上是对int[]的封装,使用Unsafe类的 CAS 方式控制int[]
    • AtomicIntegerFieldUpdater,AtomicLongFieldUpdater,AtomicReferenceFieldUpdater可以为对象的非privatevolatile成员变量提供线程安全的更新操作
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