Java 并发总结(三)

锁优化及注意事项

• 有助于提高锁的性能
  • 减小所持有时间：例如不要对方法直接加锁，而是在方法中对具体访问临界资源的代码加锁
  • 减小锁粒度：如ConcurrentHashMap
  • 用读写锁代替独占锁
  • 锁分离：如LinkedBlockingQueue，由于读写分别在队首和队尾，所以不对整个队加锁而是对队首和队尾分别加锁
  • 锁粗化：当一个锁在某段时间对某一资源反复申请锁，可以现将锁分给此线程一段时间，阻塞其他线程
• Java虚拟机的锁优化
  • 锁偏向：因为很有可能是同一个线程申请某个锁，所以如果一个线程获取了锁，那么就进入偏向模式，当此线程需要再次申请锁时，无需再进行同步操作。
  • 轻量级锁：如果偏向锁实效，虚拟机不会立即挂起线程，而是会简单地将对象头部作为指针，指向持有锁的线程堆栈的内部，来判断一个线程是否持有对象锁，如果线程获得轻量级锁成功，则进入临界区，否则当前线程酒会膨胀为重量级锁
  • 自旋锁：锁膨胀后，虚拟机为了避免线程在操作系统层面真正被挂起。系统会进行一次赌注，假设在不久的将来线程会获得锁，所有会让当前线程进行几个空循环，若经过几个时钟周期后获得锁，则进入临界区，否则真正挂起
  • 锁消除：虚拟机在JIT编译时，对运行上下文进行扫描，去除不可能存在共享资源的竞争的锁。主要只是指JDK一些内置API，如StringBuffer、Vector。
• ThreadLocal：线程本地变量，为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。
  • synchronized是用时间保证安全，ThreadLocal是用空间保证安全
  • 实现：
    • ThreadLocal类有一个内部类ThreadLocalMap，用来保存键值对，当前ThreadLocal为键，要存储的副本为值。每一个Thread都有一个ThreadLocalMap类型成员threadLocals用来保存键值对
    • 初始时，在Thread里面，threadLocals为空，当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法，就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的副本变量为value，存到threadLocals
  • 详细说明：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html
• 无锁：无锁是一种乐观的策略，他会假设对临界区资源的访问是没有冲突的。无锁策略使用一种叫做比较交换的技术(CAS--Compare and swap)，一旦检测到冲突，就重试当前操作直到没有冲突为止。
  • 无锁没有竞争带来的系统开销，也没有频繁调度的开销
  • 算法：三个参数，V要更新的变量、E预期值、N新值。仅当V值等于E值时，才会将V值设为N值，否则认为其他线程做了更新。最后CAS返回当前V真实值。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个会胜出，其余均失败，失败的线程不会被挂起，而是再次尝试，也允许放弃。总之，CAS操作需要给出一个期望值，也就是你认为现在变量应该是什么样子，如果不如你所愿，说明变量已经被修改过了，你需要重新去读变量值，再修改。