多线程（37）如何提高多线程程序的性能

Love The Way You Lie 2024-04-24 23:11 43阅读 0赞

提高多线程程序的性能涉及到多个方面，需要考虑到线程管理、资源同步、内存管理等多个层面。以下是一些可以帮助提高多线程程序性能的策略：

#### 1. 合理的线程数量 ####

*  **与核心数相关联**：通常情况下，线程数量应与处理器核心数相匹配，避免过多的线程创建造成的上下文切换开销。
 *  **任务类型考量**：如果任务是CPU密集型的，则线程数应接近核心数；如果任务是I/O密集型的，则可以创建更多线程，因为线程会在等待I/O操作时阻塞。

#### 2. 使用线程池 ####

*  **避免线程频繁创建销毁**：线程池提供了复用已存在线程的功能，减少线程创建销毁的开销。
 *  **提供任务队列**：线程池通常会有一个工作队列来保存等待执行的任务，这有助于平滑负载，避免在高负载下创建过多线程。

#### 3. 减少同步开销 ####

*  **细粒度锁**：使用较小范围的锁（如局部变量而非整个方法）来减少锁竞争。
 *  **锁分离**：将大的锁拆分成几个小锁，如果可能的话，使它们保护不同的资源。
 *  **使用非阻塞算法**：比如使用`Atomic`类提供的原子操作来代替锁，可以减少线程阻塞。

#### 4. 使用正确的同步工具 ####

*  **选择合适的同步工具**：例如，`CountDownLatch`、`CyclicBarrier`、`Semaphore`和`Exchanger`等工具类可以简化特定场景下的并发模式。
 *  **避免使用`synchronized`关键字**，可以使用`ReentrantLock`等高级锁，这些锁提供了更多的功能，比如尝试非阻塞地获取锁，公平性选择等。

#### 5. 缩小同步范围 ####

*  **减少同步区域**：尽量缩小同步代码块的范围，仅在绝对必要时才进行同步。

#### 6. 避免线程饥饿和优先级反转 ####

*  **平衡线程优先级**：确保不会因为线程优先级不合理设置导致某些线程永远无法执行。
 *  **公平锁**：使用公平锁避免线程饥饿。

#### 7. 非阻塞数据结构 ####

*  **使用并发集合**：比如`ConcurrentHashMap`、`ConcurrentLinkedQueue`等，并发集合类能够提供更好的并发性能。

#### 8. 减少资源争用 ####

*  **避免共享资源**：如果可以，尽量设计无状态的算法，减少不同线程间对资源的争用。
 *  **线程局部存储**：使用`ThreadLocal`变量可以确保每个线程有自己的变量副本，避免同步问题。

#### 9. 优化任务分配 ####

*  **工作窃取**：使用工作窃取算法（如`Fork/Join`框架）可以提高CPU利用率，让空闲的线程从忙碌的线程中窃取任务来执行。

#### 10. 缓存与局部性优化 ####

*  **数据局部性**：尽量在内存中顺序存取数据，利用缓存行的特性，减少缓存失效带来的开销。
 *  **减少false sharing**：避免多个线程频繁读写相邻的内存位置，这可能导致缓存行无效化。