java鎖性能對比

Plumbr是唯一可以通過解釋應(yīng)用程序性能數(shù)據(jù)來自動檢測Java性能問題根本原因的解決方案。

幾個月前，我們在Plumbr中引入了鎖定線程檢測之后，我們開始收到類似于“嘿，太好了，現(xiàn)在我知道是什么導(dǎo)致了性能問題，但是現(xiàn)在應(yīng)該做什么？”這樣的查詢。

我們正在努力將解決方案說明構(gòu)建到我們自己的產(chǎn)品中，但是在這篇文章中，我將分享一些可以獨立于用于檢測鎖的工具應(yīng)用的常見技術(shù)。 這些方法包括鎖拆分，并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，保護(hù)數(shù)據(jù)（而不是代碼）和減少鎖范圍。

鎖不是邪惡的，鎖爭用是

每當(dāng)您遇到線程代碼的性能問題時，就有機會開始指責(zé)鎖。 畢竟，常見的“知識”是鎖很慢并且限制了可伸縮性。 因此，如果您具備了這種“知識”并開始優(yōu)化代碼并擺脫了鎖，那么您最終有可能引入令人討厭的并發(fā)錯誤，這些錯誤將在以后出現(xiàn)。

因此，了解競爭鎖和非競爭鎖之間的區(qū)別非常重要。 當(dāng)一個線程試圖進(jìn)入另一個線程當(dāng)前執(zhí)行的同步塊/方法時，發(fā)生鎖爭用。 現(xiàn)在，第二個線程被迫等待，直到第一個線程完成了執(zhí)行同步塊并釋放監(jiān)視器為止。 當(dāng)一次僅一個線程試圖執(zhí)行同步代碼時，鎖保持無競爭狀態(tài)。

實際上，JVM中的同步針對無競爭的情況進(jìn)行了優(yōu)化，并且對于絕大多數(shù)應(yīng)用程序而言，無競爭的鎖幾乎在執(zhí)行期間沒有開銷。 因此，它不是性能應(yīng)歸咎的鎖，而是爭執(zhí)的鎖。 有了這些知識，讓我們看看如何減少爭用的可能性或減少爭用的時間。

保護(hù)數(shù)據(jù)而不是代碼

實現(xiàn)線程安全的一種快速方法是鎖定對整個方法的訪問。 例如，請看以下示例，該示例說明了構(gòu)建在線撲克服務(wù)器的幼稚嘗試：

class GameServer {public Map<<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>();public synchronized void join(Player player, Table table) {if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) {List<Player> tablePlayers = tables.get(table.getId());if (tablePlayers.size() < 9) {tablePlayers.add(player);}}}public synchronized void leave(Player player, Table table) {/*body skipped for brevity*/}public synchronized void createTable() {/*body skipped for brevity*/}public synchronized void destroyTable(Table table) {/*body skipped for brevity*/} }

作者的初衷是好的–當(dāng)新玩家加入桌臺時，必須保證坐在桌旁的玩家人數(shù)不會超過9人。

但是，只要這樣的解決方案實際上負(fù)責(zé)使玩家坐在桌子上（即使是在流量適中的撲克場所），該系統(tǒng)注定要通過等待釋放鎖的線程不斷觸發(fā)爭用事件。 鎖定塊包含帳戶余額和表限制檢查，這可能會涉及昂貴的操作，從而增加爭用的可能性和持續(xù)時間。

解決方案的第一步是通過將同步從方法聲明移到方法主體，確保我們保護(hù)數(shù)據(jù)，而不是代碼。 在上面的簡約示例中，它可能一開始并沒有太大變化。 但是讓我們考慮整個GameServer接口，而不僅僅是單個join（）方法：

class GameServer {public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>();public void join(Player player, Table table) {synchronized (tables) {if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) {List<Player> tablePlayers = tables.get(table.getId());if (tablePlayers.size() < 9) {tablePlayers.add(player);}}}}public void leave(Player player, Table table) {/* body skipped for brevity */}public void createTable() {/* body skipped for brevity */}public void destroyTable(Table table) {/* body skipped for brevity */} }

原本似乎是次要的變化，現(xiàn)在影響了整個班級的行為。 每當(dāng)玩家加入表時，先前同步的方法就會鎖定在GameServer實例（ this ）上，并向試圖同時離開 table （）表的玩家引入競爭事件。 將鎖從方法簽名移到方法主體可推遲鎖定并減少爭用可能性。

縮小鎖定范圍

現(xiàn)在，在確保它是我們實際保護(hù)的數(shù)據(jù)而不是代碼之后，我們應(yīng)該確保我們的解決方案僅鎖定必要的內(nèi)容，例如，當(dāng)上面的代碼如下重寫時：

public class GameServer {public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>();public void join(Player player, Table table) {if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) {synchronized (tables) {List<Player> tablePlayers = tables.get(table.getId());if (tablePlayers.size() < 9) {tablePlayers.add(player);}}}}//other methods skipped for brevity }

那么檢查玩家?guī)粲囝~的潛在耗時操作（可能涉及IO操作）現(xiàn)在已超出鎖定范圍。 注意，引入該鎖僅是為了防止超出表的容量，并且?guī)粲囝~檢查也不是該保護(hù)措施的一部分。

開鎖

當(dāng)我們看最后一個代碼示例時，您可以清楚地注意到整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都受同一鎖保護(hù)。 考慮到我們可能在這種結(jié)構(gòu)中容納成千上萬張撲克桌，由于我們必須分別保護(hù)每張桌子以防容量溢出，因此它仍然會帶來爭用事件的高風(fēng)險。

為此，有一種簡單的方法可以在每個表中引入單個鎖，例如以下示例：

public class GameServer {public Map<String, List<Player>> tables = new HashMap<String, List<Player>>();public void join(Player player, Table table) {if (player.getAccountBalance() > table.getLimit()) {List<Player> tablePlayers = tables.get(table.getId());synchronized (tablePlayers) {if (tablePlayers.size() < 9) {tablePlayers.add(player);}}}}//other methods skipped for brevity }

現(xiàn)在，如果我們僅同步訪問同一表而不是所有表的訪問 ，則可以大大降低鎖爭用的可能性。 例如，在我們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有100個表，爭用的可能性現(xiàn)在比以前小100倍。

使用并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

另一個改進(jìn)是刪除傳統(tǒng)的單線程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并使用為并行使用而明確設(shè)計的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 例如，當(dāng)選擇ConcurrentHashMap來存儲所有撲克表時，將導(dǎo)致類似于以下代碼：

public class GameServer {public Map<String, List<Player>> tables = new ConcurrentHashMap<String, List<Player>>();public synchronized void join(Player player, Table table) {/*Method body skipped for brevity*/}public synchronized void leave(Player player, Table table) {/*Method body skipped for brevity*/}public synchronized void createTable() {Table table = new Table();tables.put(table.getId(), table);}public synchronized void destroyTable(Table table) {tables.remove(table.getId());} }

由于我們需要保護(hù)單個表的完整性，因此join（）和leave（）方法中的同步仍然像我們之前的示例中那樣。 因此， ConcurrentHashMap在這方面沒有幫助。 但是，由于我們還在createTable（）和destroyTable（）方法中創(chuàng)建新表并銷毀表，因此對ConcurrentHashMap的所有這些操作都是完全并發(fā)的，從而允許增加或減少并行表的數(shù)量。

其他提示和技巧

• 降低鎖的可見性。 在上面的示例中，這些鎖被聲明為公共鎖，因此對于世界都是可見的，因此有可能其他人也會通過鎖定您精心挑選的監(jiān)視器來破壞您的工作。
• 請查看java.util.concurrent.locks，以查看在那里實施的任何鎖定策略是否都會改善解決方案。
• 使用原子操作。 我們在上面的示例中實際進(jìn)行的簡單計數(shù)器增加實際上并不需要鎖定。 用AtomicInteger替換計數(shù)跟蹤中的Integer最適合此示例。

希望本文能幫助您解決鎖爭用問題，而無論您使用的是Plumbr 自動鎖檢測解決方案還是從線程轉(zhuǎn)儲中手動提取信息。

Plumbr是唯一可以通過解釋應(yīng)用程序性能數(shù)據(jù)來自動檢測Java性能問題根本原因的解決方案。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2015/01/improving-lock-performance-in-java.html

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java锁性能对比_提高Java的锁性能的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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