同步工具的使用固然能保障我們代碼線程安全,但是頻繁地使用也會(huì)對(duì)應(yīng)用程序的性能造成負(fù)面影響闯第。因此,在安全與性能之間權(quán)衡是一門(mén)經(jīng)驗(yàn)學(xué)問(wèn)。下面提供了一些應(yīng)用程序使用同步工具時(shí)的技巧零聚。
來(lái)源:Threading Programming Guide__Tips for Thread-Safe Designs
1、最好能避免使用同步工具
同步工具確實(shí)會(huì)影響任何應(yīng)用程序的性能些侍,如果在設(shè)計(jì)上使得某個(gè)資源會(huì)被高度競(jìng)爭(zhēng)隶症,那么線程等待的時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)。
在實(shí)現(xiàn)并發(fā)時(shí)岗宣,比較優(yōu)雅的使用方式是減少這些并發(fā)任務(wù)之間的交互和依賴(lài)蚂会。如果每個(gè)任務(wù)都在任務(wù)本身的私有數(shù)據(jù)集上運(yùn)行,則不需要鎖等同步工具去保護(hù)這些數(shù)據(jù)耗式。如果必須要多任務(wù)共享單個(gè)數(shù)據(jù)集胁住,可以考慮單獨(dú)為每個(gè)任務(wù)拷貝一份副本,當(dāng)然刊咳,使用時(shí)得權(quán)衡數(shù)據(jù)拷貝成本和同步工具成本的權(quán)衡問(wèn)題彪见。
2、理解同步工具的局限性
同步工具只有應(yīng)用程序中所有線程保持統(tǒng)一使用時(shí)才體現(xiàn)其效果娱挨。舉個(gè)例子余指,如果創(chuàng)建了一個(gè)互斥鎖用于限制對(duì)特定資源的訪問(wèn),那么在操縱資源之前跷坝,所有的線程必須獲得相同的互斥鎖酵镜。如果不這樣做,會(huì)破壞互斥鎖所提供的保護(hù)探孝。
3笋婿、注重代碼的邏輯
使用鎖和內(nèi)存屏障時(shí),應(yīng)該始終考慮它們?cè)诖a中的位置顿颅。
相關(guān)使程序線程安全的示例缸濒,可參考:Thread Safety Summary
4、提防死鎖和活鎖(deadlocks粱腻, livelocks)
當(dāng)線程試圖同時(shí)獲取多個(gè)被鎖的資源時(shí)庇配,就會(huì)可能引發(fā)死鎖。當(dāng)線程A持有加鎖資源a绍些,線程B持有加鎖資源b捞慌,而它們?cè)卺尫沛i之前都企圖獲取對(duì)方線程上的資源,此時(shí)線程A等待線程B釋放資源b柬批,線程B等待線程A釋放資源a啸澡,因此兩者會(huì)一直在等待(阻塞) 袖订。
產(chǎn)生死鎖需要符合的必要條件:
1)互斥條件:指進(jìn)程對(duì)所分配到的資源進(jìn)行排它性使用,即在一段時(shí)間內(nèi)某資源只由一個(gè)進(jìn)程占用嗅虏。如果此時(shí)還有其它進(jìn)程請(qǐng)求資源洛姑,則請(qǐng)求者只能等待,直至占有資源的進(jìn)程用畢釋放皮服。
2)請(qǐng)求和保持條件:指進(jìn)程已經(jīng)保持至少一個(gè)資源楞艾,但又提出了新的資源請(qǐng)求,而該資源已被其它進(jìn)程占有龄广,此時(shí)請(qǐng)求進(jìn)程阻塞硫眯,但又對(duì)自己已獲得的其它資源保持不放。
3)不剝奪條件:指進(jìn)程已獲得的資源择同,在未使用完之前两入,不能被剝奪,只能在使用完時(shí)由自己釋放奠衔。
4)環(huán)路等待條件:指在發(fā)生死鎖時(shí)谆刨,必然存在一個(gè)進(jìn)程——資源的環(huán)形鏈塘娶,即進(jìn)程集合{P0归斤,P1,P2刁岸,···脏里,Pn}中的P0正在等待一個(gè)P1占用的資源;P1正在等待P2占用的資源虹曙,……迫横,Pn正在等待已被P0占用的資源。
活鎖指的是任務(wù)或者執(zhí)行者沒(méi)有被阻塞酝碳,由于某些條件沒(méi)有滿足矾踱,導(dǎo)致一直重復(fù)嘗試,失敗疏哗,嘗試呛讲,失敗。 活鎖和死鎖的區(qū)別在于返奉,處于活鎖的實(shí)體是在不斷的改變狀態(tài)贝搁,所謂的“活”, 而處于死鎖的實(shí)體表現(xiàn)為等待芽偏;活鎖有可能自行解開(kāi)雷逆,死鎖則不能。
百度百科有一段比較粗俗的描述~:
死鎖:迎面開(kāi)來(lái)的汽車(chē)A和汽車(chē)B過(guò)馬路污尉,汽車(chē)A得到了半條路的資源(滿足死鎖發(fā)生條件1:資源訪問(wèn)是排他性的膀哲,我占了路你就不能上來(lái)往产,除非你爬我頭上去),汽車(chē)B占了汽車(chē)A的另外半條路的資源某宪,A想過(guò)去必須請(qǐng)求另一半被B占用的道路(死鎖發(fā)生條件2:必須整條車(chē)身的空間才能開(kāi)過(guò)去捂齐,我已經(jīng)占了一半,尼瑪另一半的路被B占用了)缩抡,B若想過(guò)去也必須等待A讓路奠宜,A是輛蘭博基尼,B是開(kāi)奇瑞QQ的屌絲瞻想,A素質(zhì)比較低開(kāi)窗對(duì)B狂罵:快給老子讓開(kāi)压真,B很生氣,你媽逼的蘑险,老子就不讓?zhuān)ㄋ梨i發(fā)生條件3:在未使用完資源前滴肿,不能被其他線程剝奪),于是兩者相互僵持一個(gè)都走不了(死鎖發(fā)生條件4:環(huán)路等待條件)佃迄,而且導(dǎo)致整條道上的后續(xù)車(chē)輛也走不了泼差。
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活鎖:馬路中間有條小橋,只能容納一輛車(chē)經(jīng)過(guò)呵俏,橋兩頭開(kāi)來(lái)兩輛車(chē)A和B堆缘,A比較禮貌,示意B先過(guò)普碎,B也比較禮貌吼肥,示意A先過(guò),結(jié)果兩人一直謙讓誰(shuí)也過(guò)不去 麻车。
5缀皱、正確地使用Volatile變量
若當(dāng)前已使用互斥鎖保護(hù)代碼,無(wú)須再設(shè)置volatile關(guān)鍵字去保護(hù)需要保護(hù)的變量动猬。因互斥鎖中已經(jīng)包含一個(gè)內(nèi)存屏障啤斗,數(shù)據(jù)的加載和存儲(chǔ)操作的順序得到了保障。如果再使用volatile修飾鎖中變量赁咙,會(huì)強(qiáng)制每次訪問(wèn)都從內(nèi)存中加載 钮莲,帶來(lái)一定的性能損耗,因此可省略volaitle關(guān)鍵字序目。
同時(shí)臂痕,對(duì)比volatile而言,互斥鎖和其他的一些同步機(jī)制是保護(hù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整性的更好的方法猿涨,因?yàn)関olatil關(guān)鍵字僅保障不從寄存器只從內(nèi)存中加載變量握童,卻不能保障代碼是否能正確地訪問(wèn)變量。
參考資料:
1叛赚、stackoverflow
2澡绩、死鎖
3稽揭、活鎖
4、ios多線程死鎖解析
5肥卡、維基百科