多线程锁（Lock）的问题

Love The Way You Lie 2022-06-08 01:56 192阅读 0赞

> 互联网常常提及的三高问题到底指的是什么？ **高性能、高扩展、高并发。**
> 
>

# “synchronized”锁 #

实现细节：

1、字节码层面：通过monitorenter和monitorexit指令，就可以实现synchronized了。

2、JVM层面：调用操作系统提供的同步机制。

3、os和硬件层面：实际是lock一条指令。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbXBsZW11cnJpbmE_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

高性能是互联网三高问题重重之重。我们可以容忍系统较弱的扩展能力，以及系统的并发访问数，往往不能容纳系统极低的性能。

高性能指标一般指两方面的内容：

1、响应时间：低延时

2、吞吐量：高吞吐

“优化系统”一般也是从这两方面入手。所以降低延时，提供吞吐，是我们优化系统的切入点。

> ### Amdahl's law ###
> 
>  *  对系统某部分加速时，其对系统整体影响取决于该部分重要性和加速程度。
>  *  要想显著加速整个系统，必须提升全系统中相当大的部分的速度。
> 
> 如果有一个应用程序完成一项任务需要时间为Told，该应用程序某部分执行时间与总时间比例为α，
> 
> 若将该部分性能提升k倍，总的执行时间为：
> 
> Tnew = (αTold / k) + (Told - αTold)
> 
> 　　  = Told \[ (1 - α) + α/k \]
> 
> **加速比 S = Told / Tnew**

举几个例子：

> 集群——>吞吐 
> 
> 负载均衡——>吞吐 
> 
> 缓存——>响应
> 
> MQ异步——>吞吐
> 
> 分库分表——>吞吐&响应 
> 
> JVM优化——>响应
> 
> Tomcat非阻塞协议——>响应
> 
> 多线程——>吞吐 
> 
> **注意：加速响应时间的同时，必然会提高吞吐量。大吞吐不一定响应就快。**

多线程：指程序工作过程中开辟多个工作线程来并行操作，以提高系统吞吐量。

那么问题来了，**问题一、线程数是越多越好吗？问题二、单核CPU设定多线程是否有意义？问题三、工作线程数设置多少合适？**

首先先来回答问题一当然不是越多越好。

*  服务器CPU核数有限，能够同时并发的线程数有限，单核CPU设置10000个工作线程没有意义
 *  线程切换是有开销的，如果线程切换过于频繁，反而会使性能降低

线程无限创建抛出异常：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

然后是问题二，单核CPU也可以通过多线程来并发工作，所以单核CPU多线程也是有意义的。单核CPU当某一线程逻辑耗时时间比较长（一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等），或者由于某种原因挂起，其他线程就会获取到CPU时间片来工作。

JDK演进历程：1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 10 11 12 13 14 15...

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# 多线程三大特性：可见性、有序性、原子性 #

/*     */   private Lock getLock(String lockKey) {
    /* 167 */     Lock l = (Lock)this.locks.get(lockKey);
    /* 168 */     if (l == null) {
    /* 169 */       synchronized (this.lock) {
    /* 170 */         l = (Lock)this.locks.get(lockKey);
    /* 171 */         if (l == null) {
    /* 172 */           l = new ReentrantLock();
    /* 173 */           this.locks.put(lockKey, l);
    /*     */         }
    /*     */       }
    /*     */     }
    /* 177 */     return l;
    /*     */   }

获取锁代码片段。

/*     */   private String nextOid(String sid)
    /*     */   {
    /* 102 */     if (StringUtils.isBlank(sid)) {
    /* 103 */       sid = "uapcloud";
    /*     */     }
    /*     */     
    /* 106 */     String key = sid;
    /* 107 */     if (StringUtils.isBlank(key)) {
    /* 108 */       throw new RuntimeException("schema code can not be null! please check global conf and context info！");
    /*     */     }
    /*     */     
    /*     */ 
    /* 112 */     Lock l = getLock(key);
    /*     */     
    /* 114 */     OidCounter oidCounter = null;
    /* 115 */     String oidBase = null;
    /* 116 */     String nextOid = null;
    /*     */     
    /*     */     try
    /*     */     {
    /* 120 */       l.lock();
    /*     */       
    /* 122 */       oidCounter = (OidCounter)oidMap.get(key);
    /* 123 */       if (oidCounter == null) {
    /* 124 */         oidCounter = new OidCounter();
    /* 125 */         oidMap.put(key, oidCounter);
    /*     */       }
    /*     */       
    /* 128 */       if ((oidCounter.amount % OID_AMOUNT == 0) || (0 == oidCounter.amount)) {
    /* 129 */         oidBase = getNewBaseId(key);
    /*     */       } else {
    /* 131 */         oidBase = oidCounter.oidBase;
    /*     */       }
    /*     */       
    /* 134 */       nextOid = UapOidAlgorithm.getInstance(oidBase).nextOidBase();
    /* 135 */       oidCounter.oidBase = nextOid;
    /* 136 */       oidCounter.amount += 1;
    /*     */     } catch (Exception e) {
    /* 138 */       LOGGER.error("get oid error!", e);
    /* 139 */       throw e;
    /*     */     }
    /*     */     finally {
    /* 142 */       l.unlock();
    /*     */     }
    /*     */     
    /* 145 */     if (nextOid == null) {
    /* 146 */       return null;
    /*     */     }
    /*     */     
    /* 149 */     return getWholeOid(sid, nextOid);
    /*     */   }

Lock使用代码示例。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbXBsZW11cnJpbmE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220608/27bbec606c164d55b97be804e6d82810.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbXBsZW11cnJpbmE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220608/941a52de4b284266a0fd877240128387.png