Java 多线程编程（锁优化）

矫情吗；* 2021-12-15 23:23 298阅读 0赞

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2019年07月02日 11:52:24 [架构师小秘圈][Link 1] 阅读数 4

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来自：老九学堂

并发环境下进行编程时，需要使用锁机制来同步多线程间的操作，保证共享资源的互斥访问。

加锁会带来性能上的损坏，似乎是众所周知的事情。

然而，加锁本身不会带来多少的性能消耗，性能主要是在线程的获取锁的过程。

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，那么这时加锁带来的性能消耗基本可以忽略。

因此，规范加锁的操作，优化锁的使用方法，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。

下面阐述几种锁优化的思路。

**01**

**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wait。

下面的例子展示了这种情况：

LockMethod类包含两个同步方法，分别在两种业务处理中被调用：

> public class LockMethod   \{
> 
>     public synchronized void busyA() \{
> 
>         for (int i = 0; i < 10000; i++) \{
> 
>             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "deal with bussiness A:"+i);
> 
>         \}
> 
>     \}
> 
>     public synchronized void busyB() \{
> 
>         for (int i = 0; i < 10000; i++) \{
> 
>             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "deal with bussiness B:"+i);
> 
>         \}
> 
>     \}
> 
> \}

BusyA是线程类，用来处理A业务，调用的是LockMethod的busyA（）方法：

> public class BusyA extends Thread \{
> 
>     LockMethod lockMethod;
> 
>     void deal(LockMethod lockMethod)\{
> 
>         this.lockMethod = lockMethod;
> 
>     \}
> 
>  
> 
>     @Override
> 
>     public void run() \{
> 
>         super.run();
> 
>         lockMethod.busyA();
> 
>     \}
> 
> \}

BusyB是线程类，用来处理B业务，调用的是LockMethod的busyB（）方法：

> public class BusyB extends Thread \{
> 
>     LockMethod lockMethod;
> 
>     void deal(LockMethod lockMethod)\{
> 
>         this.lockMethod = lockMethod;
> 
>     \}
> 
>  
> 
>     @Override
> 
>     public void run() \{
> 
>         super.run();
> 
>         lockMethod.busyB();
> 
>     \}
> 
> \}

TestLockMethod类，使用线程BusyA与BusyB进行业务处理：

> public class TestLockMethod
> 
>  
> 
>     public static void main(String\[\] args) \{
> 
>         LockMethod lockMethod = new LockMethod();
> 
>         BUSSA bussa = new BUSSA();
> 
>         BUSSB bussb = new BUSSB();
> 
>         bussa.deal(lockMethod);
> 
>         bussb.deal(lockMethod);
> 
>         bussa.start();
> 
>         bussb.start();
> 
>  
> 
>     \}
> 
> \}

运行程序，可以看到在线程bussa 执行的过程中，bussb是不能够进入函数 busyB()的，因为此时lockMethod 的对象锁被线程bussa获取了。

**02**

**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，避免长时间的持有锁，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。

**03**

**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。

下面的代码显示了这种情况：

> synchronized(A)\{
> 
>  
> 
>    synchronized(B)\{
> 
>    
> 
>       \}  
> 
> \}

或是在同步块中调用了同步方法：

> synchronized(A)\{
> 
>  
> 
>     B  b = objArrayList.get(0);
> 
>     b.method(); //这是一个同步方法
> 
> \}

解决的办法是跳出来加锁，不要包含加锁：

> \{
> 
>      B b = null;
> 
>     
> 
>  synchronized(A)\{
> 
>     b = objArrayList.get(0);
> 
>   \}
> 
>   b.method();
> 
> \}

**04**

**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。

例如下面这种情况：

> class A \{
> 
>     public void method1() \{
> 
>     \}
> 
> \}
> 
>  
> 
> class B \{
> 
>     public void method1() \{
> 
>         A a = new A();
> 
>         synchronized (a) \{ //直接进行加锁
> 
> 　　　　　　a.method1();
> 
>  
> 
>         \}
> 
>     \}
> 
> \}

这种使用方式下，对象a的对象锁被外部所持有，让这把锁在外部多个地方被使用是比较危险的，对代码的逻辑流程阅读也造成困扰。

一种更好的方式是在类的内部自己管理锁，外部需要同步方案时，也是通过接口方式来提供同步操作：

> class A \{
> 
>     private Object lock = new Object();
> 
>     public void method1() \{
> 
>         synchronized (lock)\{
> 
>              
> 
>         \}
> 
>     \}
> 
> \}
> 
>  
> 
> class B \{
> 
>     public void method1() \{
> 
>         A a = new A();
> 
>         a.method1();
> 
>     \}
> 
> \}

**05**

**进行适当的锁分解**

考虑下面这段程序：

> 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);
> 
>         \}
> 
>       \}
> 
>     \}
> 
>   \}
> 
>   public void leave(Player player, Table table) \{/\*省略\*/\} 
> 
>   public void createTable() \{/\*省略\*/\} 
> 
>

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