Java多線程之鎖優化策略

鎖的優化策略

    編碼過程當中可採起的鎖優化的思路有如下幾種：

    1：減小鎖持有時間 

         例如：對一個方法加鎖，不如對方法中須要同步的幾行代碼加鎖；

    2：減少鎖粒度

        例如：ConcurrentHashMap採起對segment加鎖而不是整個map加鎖，提升併發性；

    3：鎖分離 

        根據同步操做的性質，把鎖劃分爲的讀鎖和寫鎖，讀鎖之間不互斥，提升了併發性。

    4：鎖粗化 

        這看起來與思路1有衝突，其實否則。思路1是針對一個線程中只有個別地方須要同步，因此把鎖加在同步的語句上而不是更大的範圍，減小線程持有鎖的時間；

        而鎖粗化是指：在一個間隔性地須要執行同步語句的線程中，若是在不連續的同步塊間頻繁加鎖解鎖是很耗性能的，所以把加鎖範圍擴大，把這些不連續的同步語句進行一次性加鎖解鎖。雖然線程持有鎖的時間增長了，可是整體來講是優化了的。

    5：鎖消除

        鎖消除是編譯器作的事：根據代碼逃逸技術，若是判斷到一段代碼中，堆上的數據不會逃逸出當前線程（即不會影響線程空間外的數據），那麼能夠認爲這段代碼是線程安全的，沒必要要加鎖。

 

    Java虛擬機中採起的鎖優化策略：

       1：偏向鎖：鎖對象偏向於當前得到它的線程，若是在接下來的沒有被其餘線程請求，則持有該鎖的線程將再也不須要進行同步操做（即：持有該鎖的線程在接下來的執行中遇到同步塊時再也不須要lock和unlock了，直接執行便可）。當另外一個線程申請該鎖時，當前線程的偏向模式纔會結束，讓出該鎖。

       2：輕量級鎖：syncrhoized的底層實現是經過監視器monitor來控制的，而monitorenter與monitorexit這兩個原語是依賴操做系統互斥(mutex)來實現的。

互斥會致使線程掛起，並在較短的時間內又須要從新調度回原線程的，較爲消耗資源。輕量級鎖（Lightweight Locking）利用了CPU原語Compare-And-Swap(CAS，彙編指令CMPXCHG)，嘗試在進入互斥前，進行補救，減小多線程進入互斥的概率。

        若是偏向鎖失敗，那麼系統會進行輕量級鎖的操做，使用CAS操做來嘗試加鎖。若是輕量級鎖失敗，才調用系統級別的重量級鎖（syncrhoized）來加鎖。     

       3：自旋鎖：當線程申請鎖時，鎖被佔用，則讓當前線程執行一個忙循環（自旋），看看持有鎖的線程是否會很快釋放鎖。若是自旋後還沒得到鎖，才進入同步阻塞狀態；

           3.1：自適應自旋：自旋的線程自旋的時間爲同一個鎖上一次線程自旋並得到鎖的耗時。若是對於這個鎖，自旋不多有成功的，就不自旋了，避免浪費CPU資源。

         爲了儘可能避免使用重量級鎖（操做系統層面的互斥），JVM首先會嘗試輕量級鎖，輕量級鎖會嘗試使用CAS操做來得到鎖，若是輕量級鎖得到失敗，說明存在競爭。可是也許很快就能得到鎖，就會嘗試自旋鎖，將線程作幾個空循環，每次循環時都不斷嘗試得到鎖。若是自旋鎖也失敗，那麼只能升級成重量級鎖。