參考資料：《實(shí)戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計(jì)》

1.鎖優(yōu)化的幾個(gè)方面

1.減少鎖持有時(shí)間

• 減少鎖的持有時(shí)間有助于降低鎖沖突的可能性，進(jìn)而提升系統(tǒng)的并發(fā)能力。

2.減小鎖粒度

• 減少鎖粒度，是指縮小鎖定對象的范圍，從而減少鎖沖突的可能性，進(jìn)而提升系統(tǒng)的并發(fā)能力。
• 但要注意，減少鎖粒度會引入一個(gè)新的問題，即：當(dāng)系統(tǒng)需要取得全局鎖時(shí)，其消耗的資源會比較多。所以只有當(dāng)獲取全局信息的方法調(diào)用并不頻繁時(shí)，這種減少鎖粒度的方法才能真正意義上提供系統(tǒng)吞吐量。

3.讀寫分離鎖來替換獨(dú)占鎖

• 使用讀寫分離鎖來替換獨(dú)占鎖是減少鎖粒度的一種特殊情況。
• 如果說減少鎖粒度是通過分割數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，那么讀寫鎖則是對系統(tǒng)功能點(diǎn)的分割。
• 因讀操作本身不會影響數(shù)據(jù)的完整性和一致性，所以讀操作本就該是被準(zhǔn)許同時(shí)執(zhí)行的。
• 在讀多寫少的場合，使用讀寫鎖可以提升系統(tǒng)的并發(fā)能力。

4.鎖分離

• 將讀寫鎖的思想做進(jìn)一步的延伸，就是鎖分離。讀寫鎖根據(jù)根據(jù)讀寫操作功能的不同，進(jìn)行了有效的鎖分離。依據(jù)應(yīng)用的功能特點(diǎn)，使用類似的分離思想，也可以對獨(dú)占鎖進(jìn)行分離。
• 例如LinkedBlockingQueue，就是通過takeLock和putLock兩把鎖，實(shí)現(xiàn)了取數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的分離，使兩者在真正意義上成為并發(fā)的操作。

5.鎖粗化

• 通常，為了保證多線程間的有效并發(fā)，會要求每個(gè)線程持有鎖的時(shí)間盡量短。但凡事有個(gè)度，如果對同一個(gè)鎖不停的進(jìn)行 請求、同步和釋放，其本身也會消耗寶貴的資源。反而不利于性能優(yōu)化。
• 因此，虛擬機(jī)在遇到一連串連續(xù)的對同一鎖的請求和釋放操作時(shí)，便會把所有鎖操作整合成對鎖的一次請求，從而減少對鎖的請求次數(shù)，這個(gè)操作叫做鎖的粗化。
• 例如：

for(int i=0;i<CIRCLE;i++){
    synchronized(lock){
    
    }
}

• 就應(yīng)該改成只在最外層請求一次鎖：

synchronized(lock){
    for(int i=0;i<CIRCLE;i++){
    
    }
}

• 性能的優(yōu)化是根據(jù)運(yùn)行時(shí)的真實(shí)情況對各個(gè)資源點(diǎn)進(jìn)行權(quán)衡折中的過程。鎖粗化的思想和減少鎖持有時(shí)間是相反的，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行權(quán)衡。

2.JVM內(nèi)部的鎖優(yōu)化策略

1.鎖偏向

• 鎖偏向是一種針對加鎖操作的優(yōu)化手段。它的思想是：如果一個(gè)線程獲得了鎖，那么鎖就進(jìn)入偏向模式。當(dāng)這個(gè)線程再次請求鎖時(shí)，無須再做任何同步操作。這樣就節(jié)省了大量有關(guān)鎖申請的操作，從而提高了程序性能。
• 因此，對于幾乎沒有鎖競爭的場合，偏向鎖有較好的優(yōu)化效果。而對于鎖競爭比較激烈的場合，則效果不佳。
• 使用Java虛擬機(jī)參數(shù)-XX:+UseBiasedLocking可以開啟偏向鎖。

2.輕量級鎖

• 如果偏向鎖失敗，虛擬機(jī)并不會立即掛起線程。它會使用一種稱為輕量級鎖的優(yōu)化手段。
• 輕量級鎖只是簡單地將對象頭部作為指針，指向持有鎖的線程堆棧的內(nèi)部，來判斷一個(gè)線程是否持有對象鎖。
• 如果線程獲得輕量級鎖成功，則可以順利進(jìn)入臨界區(qū)。否則表示其他線程搶先爭奪到了鎖，那么當(dāng)前線程的鎖請求就會膨脹為重量級鎖。

3.自旋鎖

• 鎖膨脹后，虛擬機(jī)為了避免線程真實(shí)地在操作系統(tǒng)層面掛起，還會做最后的努力——自旋鎖。
• 由于當(dāng)前線程暫時(shí)無法獲得鎖，但什么時(shí)候可以獲得還是未知數(shù)，也許在幾個(gè)CPU時(shí)鐘周期后，就可以獲得，那簡單粗暴地掛起線程可能就是得不償失的。因此，系統(tǒng)會進(jìn)行一次賭注：它會假設(shè)在不久的將來，線程可以得到這把鎖。因此虛擬機(jī)會讓當(dāng)前線程做幾個(gè)空循環(huán)（即 自旋），在經(jīng)過若干次自旋后，如果可以得到鎖，那么就順利進(jìn)入臨界區(qū)。如果還不能獲得鎖，才會真實(shí)地將線程在操作系統(tǒng)層面掛起。

4.鎖消除

• 鎖消除是指JVM在進(jìn)行JIT編譯時(shí)，通過對運(yùn)行上下文的掃描，去除不可能存在共享資源競爭的鎖。通過鎖消除，可以節(jié)省毫無意義的請求鎖時(shí)間。
• 一個(gè)鎖消除發(fā)生的場景比如：對一個(gè)方法體內(nèi)的局部變量，使用了線程安全的類型（例如StringBuffer、Vector）。如果虛擬機(jī)檢測到這種情況，就會將這些無用的鎖操作去除。
• 鎖消除涉及的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為逃逸分析。所謂逃逸分析，是指觀察某一個(gè)變量是否會逃出某個(gè)作用域。
• 逃逸分析必須在-server模式下進(jìn)行，可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis參數(shù)打開逃逸分析。使用-XX:+EliminateLocks參數(shù)可以打開鎖消除。

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