JAVA高并发编程--第四章读书笔记

JAVA高并发编程--第四章读书笔记的优化

减少锁的持有时间

对需要同步的代码部分使用同步代码块，对不需要同步的代码尽量不使用同步代码块。

较少锁的粒度

JDK的并发容器ConcurrentHashMap，如果对其整个进行加锁，加锁粒度太大，因为ConcurrentHashMap中细分了若干个HashMap，ConcurrentHashMap中可细分成16段，故可根据具体情况对某一段加锁减少加锁粒度。

用读写分离锁来代替独占锁

读写分离锁即ReadWriteLock，这是减少锁粒度的特殊情况。

锁分离

对读写锁的扩展，LinkedBlockingQueue是一个用链表实现的队列。在JDK中该类的put（）和take（）方法用两把不同的锁分离了。

锁粗化

频繁的释放和获取锁会消耗宝贵的资源。

虚拟机在碰到连续的对同一个锁进行请求和释放的操作时，会把所有的锁操作整合成对锁的一次请求，从而减少锁的请求次数，这就是锁粗化。

开发过程中也可以有意识的自行进行锁粗化的操作。

JAVA虚拟机对锁优化所做的努力。

锁偏向

锁偏向是一种针对加锁操作的优化手段。它的核心思想是:如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式。当这个线程再次请求锁时，无须再做任何同步操作。这样就节省了大量有关锁申请的操作，从而提高了程序性能。因此，对于几乎没有锁竞争的场合，偏向锁有比较好的优化效果，因为连续多次极有可能是同一个线程请求相同的锁。而对于锁竞争比较激烈的场合，其效果不佳。因为在竞争激烈的场合，最有可能的情况是每次都是不同的线程来请求相同的锁。这样偏向模式会失效，因此还不如不启用偏向锁。使用Java虚拟机参数-XX:+UseBiasedLocking可以开启偏向锁。

轻量级锁

      如果偏向锁失败，虚拟机并不会立即挂起线程。它还会使用- 种称为轻量级锁的优化手段。轻量级锁的操作也很轻便，它只是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，则可以顺利进入临界区。如果轻量级锁加锁失败，则表示其他线程抢先争夺到了锁，那么当前线程的锁请求就会膨胀为重量级锁。

自旋锁

      锁膨胀后，虚拟机为了避免线程真实地在操作系统层面挂起，虚拟机还会在做最后的努力一自旋锁。由于当前线程暂时无法获得锁，但是什么时候可以获得锁是一个未知数。也许在几个CPU时钟周期后，就可以得到锁。如果这样，简单粗暴地挂起线程可能是一种得不偿失的操作。因此，系统会进行- - -次赌注:它会假设在不久的将来，线程可以得到这把锁。因此，虛报机会让当前线程做几个空循环(这也是自旋的含义)，在经过若千次循环后，如果可以得到锁，那么就顺利进入临界区。如果还不能获得锁，才会真实地将线程在操作系统层面挂起。

锁消除

      锁消除是一种更彻底的锁优化。Java 虚拟机在JIT编译时，通过对运行上下文的扫描，去除不可能存在共享资源竞争的锁。通过锁消除，可以节省毫无意义的请求锁时间。

      说到这里，细心的读者可能会产生疑问，如果不可能存在竞争，为什么程序员还要加上锁呢?这是因为在Java软件开发过程中,我们必然会使用一些JDK的内置API,比如StringBuffer、Vector等。你在使用这些类的时候，也许根本不会考虑这些对象到底内部是如何实现的。比如，你很有可能在一个不可能存在并发竞争的场合使用Vector。而众所周知，Vector 内部使用了synchronized请求锁。比如下面的代码:

public string[ ]createstrings() {

vector<string> v=new Vector<string>();

For(int i=0;i<100;i++){

              v.add (Integer.tostring(i));
}
      return v.toArray (new String[ ]{ });
}

注意上述代码中的Vector,由于变量v只在createStrings()函数中使用，因此，它只是-一个单纯的局部变量。局部变量是在线程栈上分配的，属于线程私有的数据，因此不可能被其他线程访问。所以，在这种情况下，Vector内部所有加锁同步都是没有必要的。如果虚拟机检测到这种情况，就会将这些无用的锁操作去除。

锁消除涉及的一项关键技术为逃逸分析。所谓逃逸分析就是观察某一个变量是否会逃出某一个作用域。在本例中，变量v显然没有逃出createstrings()函数之外。以次为基础，虚拟机才可以大胆地将v内部的加锁操作去除。如果createstrings()返回的不是String数组，而是v本身，那么就认为变量v逃逸出了当前函数，也就是说v有可能被其他线程访问。如果是这样，虚拟机就不能消除v中的锁操作。

逃逸分析必须在-server模式下进行，可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis参数打开逃逸分析。使用-XX:+EliminateLocks参数可以打开锁消除。

ThreadLocal

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JAVA高并发编程--第四章读书笔记

无锁

CAS算法：CAS（V,E,N），v（当前值）和e（期望值）相等时将v赋值给n（新值），v和e不相等时，说明已经有线程做了更新，当前线程就什么都不用做。

AtomicInteger是可变的且线程安全的，该类的方法使用了CAS操作，比使用锁有更好的性能。

补：java 中return；表示当前方式结束。Break表示当前循环结束，继续执行循环体下方的代码。Continue表示结束该次循环进入下次循环。

Unsafe

使用unsafe的getunsafe方法时，只有调用该方法的类的classloader为null时，他才会return theUnsafe；

AtomicReference和AtomicInteger类似，但是AtomicReference对应普通的对象引用，原书P190提供了一个范例指出AtomicReference有时候CAS操作无法正确判断当前数据状态。

AtomicStampedReference可解决上述问题，它内部维护了对象值和时间戳。

AtomicIntegerArray是对int【】类型的封装，使用Unsafe类通过CAS的方式控制int【】在多线程下的安全性。

利用 AtomicIntegerFieldUpdater 让普通变量享受原始操作，将普通变量封装进一个类，将该类传入AtomicIntegerFieldUpdater的静态方法newUpdater（）中获取一个实例对象，该实例对象即可进行原子操作。

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