一些多线程并发编程锁优化的建议

Posted 2021-04-21 码农每日一题

码农每日一题

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问：简单谈谈你对多线程并发锁使用时的一些优化经验？

答：首先加锁会带来性能上的损坏，但是加锁本身不会带来多少性能消耗，性能消耗主要是在获取锁的过程。如果只有一个线程竞争锁，此时并不存在多线程竞争的情况，那么 JVM 会进行优化，这时加锁带来的性能消耗基本可以忽略。因此，优化锁的使用可以避免不必要的线程竞争，不仅可以提高程序性能，也能避免不规范加锁可能造成线程死锁问题，提高程序健壮性。

实践中常见的优化策略如下：

尽量不要锁住方法

在普通成员函数上加锁时，线程获得的是该方法所在对象的对象锁，此时整个对象都会被锁住。这也意味着，如果这个对象提供的多个同步方法是针对不同业务的，那么由于整个对象被锁住，一个业务业务在处理时其他不相关的业务线程也必须要 wait。

缩小同步代码块（只锁数据）

有时候为了编程方便，有些人会 synchnoized 很大的一块代码，如果这个代码块中的某些操作与共享资源并不相关，那么应当把它们放到同步块外部，避免长时间持有锁而造成其他线程一直处于等待状态。尤其是一些循环操作、同步 I/O 操作。不止是在代码的行数范围上缩小同步块，在执行逻辑上，也应该缩小同步块，例如多加一些条件判断，符合条件的再进行同步，而不是同步之后再进行条件判断，尽量减少不必要的进入同步块的逻辑。

锁中尽量不要再包含锁

这种情况经常发生，线程在得到了 A 锁之后，在同步方法块中调用了另外对象的同步方法，获得了第二个锁，这样可能导致一个调用堆栈中有多把锁的请求，多线程情况下可能会出现很复杂、难以分析的异常情况，导致死锁的发生。具体案例如下：

//错误示范1
synchronized(A){
   synchronized(B){
       //TODO
   }  
}

//错误示范2
synchronized(A){
    B  b = list.get(0);
    b.func(); //这是一个B的同步方法
}

//正确示范1
{
    B b = null;
    synchronized(A){
        b = list.get(0);
    }
    b.method(); //跳出来加锁，不包含加锁
}

将锁私有化（在内部管理锁）

把锁作为一个私有的对象，外部不能拿到这个对象，更安全一些。对象可能被其他线程直接进行加锁操作，此时线程便持有了该对象的对象锁，所以推荐的做法是把 private Object lock = new Object(); 对象作为私有的锁对象。

进行适当的锁分解

其实也就是锁范围最小化一个原则，有些场景我们的业务很复杂，为了方便大块锁在了一起，其实如果仔细分析是可以拆分成多段的，与其一大段被锁着只能一个线程顺序处理，还不如分成多个小段来提升一些效率。

选择合适特性的锁

譬如有些场景适合 synchnoized，有些适合 Lock 家族不同的锁，譬如可重入锁，互斥锁，共享锁，读写锁等，我们要依据自己业务场景选择适合自己特性的锁。

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