Java练级打怪路----synchronized对比cas

前言

这篇文章的营养非常有限,只是一个夜黑风高的晚上,突发奇想,如果我要统计一个网站的PV,程序应该怎么写呢?

一种挫逼的写法


这是一种无锁的写法,很明显,这个东西是线程不安全的。我们使用12个线程,每个线程执行 108次方add的操作,发现最终的结果并没有得到期望的1.2*109次方。


上面一个是总数,下面一个是所消耗的时间。

synchronized VS cas

很明显,我们需要一个锁来干这个事情。

synchronized

synchronized关键字,是Java中一个同步锁,主要有一下几种用法:

  • 修饰一个代码块,被修饰的代码块称为同步语句块,其作用的范围是大括号{}括起来的代码
  • 修饰一个方法,被修饰的方法称为同步方法,其作用的范围是整个方法
  • 修饰一个静态的方法,其作用的范围是整个静态方法。

cas

compareAndSet,如果之前了解过C语言或者操作系统,相信对cas不会太陌生,这是一个原子方法。Java中我们可以使用sun.misc.Unsafe#compareAndSwapLong这个方法。


对比

  • 测试环境:
  • 测试条件:
    每个线程执行1千万次add 1操作
  • 测试结果:(4次取平均值)
线程数 synchronized耗时(ms) cas耗时(ms) 方法三(ms)
1 296 142 92
4 2749 2611 999
8 5797 4845 1851
16 11223 10192 3702
32 14949 20009 7779
64 31415 39974 13784

发现

  • synchronized好快
    我们发现synchronized关键一开始落后于cas,但是在后期却完成反超。synchronized其实在JDK1.5进行一波更新。速度大大的提升。
    后面我们再继续深入将jdk对synchronized的优化。
    cas在竞争激烈的时候速度反而下降。不难想象反复的失败重试。
  • CPU资源问题
    我们发现了一个事情,synchronized执行的过程中,CPU的资源一直上不去,这个也不难想到原因,因为其他线程一直竞争不到锁,一直处于阻塞的状态。



    cas模型的CPU基本打满。


  • cas的优化
    jdk为我们提供了一个类java.util.concurrent.atomic.AtomicLong,效果可以显著提高。方法三我就是用这个测出来的。虽然方法二的实现跟方法三的一模一样,我最后都直接copy代码出来了,但仍然达不到该效率,估计是有jvm级别的优化。
    当然我们可以模拟jvm对synchronized的优化,简单的说,jvm的moniter会根据竞争的情况而调整synchronize的锁,我们按照这一思路,如果cas交换次数失败到一定的次数,就阻塞这个线程。



    增加了这个条件之后耗时大概减少了40%,CPU的使用降低70%(32线程/64线程条件下),当然这个1000是我胡乱搞出来的一个值,但线程数提升上去后仍然比synchronized慢。

  • synchronized是个好东西
    synchronized是一个非常稳定的东西,虽然效率不一定是最佳的。但确实非常好用,下面再来认真研究研究。
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