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面試系列 | 簡單談談你對多執行緒併發鎖使用時的一些優化經驗?

首先加鎖會帶來效能上的損壞,但是加鎖本身不會帶來多少效能消耗,效能消耗主要是在獲取鎖的過程。如果只有一個執行緒競爭鎖,此時並不存在多執行緒競爭的情況,那麼 JVM 會進行優化,這時加鎖帶來的效能消耗基本可以忽略。因此,優化鎖的使用可以避免不必要的執行緒競爭,不僅可以提高程式效能,也能避免不規範加鎖可能造成執行緒死鎖問題,提高程式健壯性。

實踐中常見的優化策略如下:

儘量不要鎖住方法

在普通成員函式上加鎖時,執行緒獲得的是該方法所在物件的物件鎖,此時整個物件都會被鎖住。這也意味著,如果這個物件提供的多個同步方法是針對不同業務的,那麼由於整個物件被鎖住,一個業務業務在處理時其他不相關的業務執行緒也必須要 wait。

縮小同步程式碼塊(只鎖資料)

有時候為了程式設計方便,有些人會 synchnoized 很大的一塊程式碼,如果這個程式碼塊中的某些操作與共享資源並不相關,那麼應當把它們放到同步塊外部,避免長時間持有鎖而造成其他執行緒一直處於等待狀態。尤其是一些迴圈操作、同步 I/O 操作。不止是在程式碼的行數範圍上縮小同步塊,在執行邏輯上,也應該縮小同步塊,例如多加一些條件判斷,符合條件的再進行同步,而不是同步之後再進行條件判斷,儘量減少不必要的進入同步塊的邏輯。

鎖中儘量不要再包含鎖

這種情況經常發生,執行緒在得到了 A 鎖之後,在同步方法塊中呼叫了另外物件的同步方法,獲得了第二個鎖,這樣可能導致一個呼叫堆疊中有多把鎖的請求,多執行緒情況下可能會出現很複雜、難以分析的異常情況,導致死鎖的發生。具體案例如下:

//錯誤示範1
synchronized(A){
   synchronized(B){
       //TODO
   }  
}
//錯誤示範2
synchronized(A){
    B  b = list.get(0);
    b.func(); //這是一個B的同步方法
}
//正確示範1
{
    B b = null;
    synchronized(A){
        b = list.get(0);
    }
    b.method(); //跳出來加鎖,不包含加鎖
}
將鎖私有化(在內部管理鎖)

把鎖作為一個私有的物件,外部不能拿到這個物件,更安全一些。物件可能被其他執行緒直接進行加鎖操作,此時執行緒便持有了該物件的物件鎖,所以推薦的做法是把 private Object lock = new Object();

物件作為私有的鎖物件。

進行適當的鎖分解

其實也就是鎖範圍最小化一個原則,有些場景我們的業務很複雜,為了方便大塊鎖在了一起,其實如果仔細分析是可以拆分成多段的,與其一大段被鎖著只能一個執行緒順序處理,還不如分成多個小段來提升一些效率。

選擇合適特性的鎖

譬如有些場景適合 synchnoized,有些適合 Lock 家族不同的鎖,譬如可重入鎖,互斥鎖,共享鎖,讀寫鎖等,我們要依據自己業務場景選擇適合自己特性的鎖。