?? 輕松使用線程：減少爭用.htm
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m = new Node(key);
m.value = value;
m.next = buckets[hash];
buckets[hash] = m;
}
}
public Object get(Object key) {
int hash = hash(key);
synchronized(locks[hash]) {
for (Node m=buckets[hash]; m != null; m=m.next)
if (m.key.equals(key))
return m.value;
}
return null;
}
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P>表 1 比較了共享 map 的三種實現的性能：同步的 <CODE>HashMap</CODE>，非同步的
<CODE>HashMap</CODE>（線程不安全的）和
<CODE>LockPoolMap</CODE>。提供非同步的版本只是為了展示爭用的開銷。我們在使用 Sun 1.3 JDK 的雙處理器系統
Linux 系統上，用不同數目的線程，運行了在 map 上執行隨機進行 <CODE>put()</CODE> 和
<CODE>get()</CODE> 操作的測試。該表展示了每個組合的運行時間。這個測試是有點極端的一個案例，測試程序只是訪問
map，而不做任何別的事，因此它比實際的程序存在多得多的爭用，設計這個測試只是為了說明爭用對性能的損害。</P>
<P><B>表 1. <CODE>HashMap</CODE> 和 <CODE>LockPoolMap</CODE> 之間的可伸縮性比較</B>
<TABLE cellSpacing=1 cellPadding=1 border=1>
<TBODY>
<TR>
<TH>線程</TH>
<TH>非同步的 <CODE>HashMap</CODE> （不安全的）</TH>
<TH>同步的 <CODE>HashMap</CODE></TH>
<TH><CODE>LockPoolMap</CODE></TH></TR>
<TR>
<TD></TD>
<TD>1.1</TD>
<TD>1.4</TD>
<TD>1.6</TD></TR>
<TR>
<TD></TD>
<TD>1.1</TD>
<TD>57.6</TD>
<TD>3.7</TD></TR>
<TR>
<TD></TD>
<TD>2.1</TD>
<TD>123.5</TD>
<TD>7.7</TD></TR>
<TR>
<TD></TD>
<TD>3.7</TD>
<TD>272.3</TD>
<TD>16.7</TD></TR>
<TR>
<TD>16</TD>
<TD>6.8</TD>
<TD>577.0</TD>
<TD>37.9</TD></TR>
<TR>
<TD>32</TD>
<TD>13.5</TD>
<TD>1233.3</TD>
<TD>80.5</TD></TR></TBODY></TABLE></P>
<P>雖然在線程數量很多的情況下，所有的實現都表現出相似的伸縮性特征，但 <CODE>HashMap</CODE>
實現在從一個線程變到兩個線程時卻表現出對性能影響的巨大變化，因為此時每一個 <CODE>put()</CODE> 和
<CODE>get()</CODE> 操作都存在爭用。在線程數大于 1 時，<CODE>LockPoolMap</CODE> 技術幾乎比
<CODE>HashMap</CODE> 技術快 15
倍。這個差別反映了調度開銷上的時間損失和用于等待獲取鎖的空閑時間。<CODE>LockPoolMap</CODE>
的優勢在擁有更多處理器的系統中將表現得更加明顯。</P>
<P><A name=5><SPAN class=atitle2>技術
3：鎖崩潰</SPAN></A><BR>另一種能提高性能的技術稱為“鎖崩潰”（請參閱清單 6）?；叵胍幌拢?lt;CODE>Vector</CODE>
類的方法幾乎都是同步的。假設您有一個 <CODE>String</CODE> 值的 <CODE>Vector</CODE>，并想搜索最長的
<CODE>String</CODE>。進一步假設您已經知道只會在末端添加元素，而且元素不會被刪除，那么，像
<CODE>getLongest()</CODE>
方法所展示的那樣訪問數據是安全的（通常），該方法只是調用<CODE>elementAt()</CODE> 來檢索每個元素，簡單地對
<CODE>Vector</CODE> 的元素作循環。</P>
<P><CODE>getLongest2()</CODE> 方法非常相似，除了在開始循環之前獲取 <CODE>Vector</CODE>
上的鎖之外。這樣做的結果是當 <CODE>elementAt()</CODE> 試圖獲取鎖時，JVM
將注意到當前線程已經擁有鎖，而且將不會參與爭用。<CODE>getLongest2()</CODE>
加大了同步塊，這似乎違背了“放進去，取出來”的原則，但因為避免了很大量可能的同步，調度開銷的時間損失也少了，速度仍然快得多。</P>
<P>在運行 Sun 1.3 JDK 的雙處理器 Linux 系統上，擁有兩個線程，僅僅循環調用
<CODE>getLongest2()</CODE> 的的測試程序比調用 <CODE>getLongest()</CODE> 的要快 10
倍以上。雖然兩個程序的序列化程度相同，但前者調度開銷的時間損失要少得多。這又是一個極端的示例，但它表明爭用的調度開銷并不是微不足道的。即使只運行一個線程，崩潰版的速度也要快約
30% ：獲取您已占用的鎖比獲取無人占用的鎖要快得多。</P><A name=listing6><B>清單 6. 鎖崩潰</B></A>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc
border=1><TBODY>
<TR>
<TD><PRE><CODE>
Vector v;
...
public String getLongest() {
int maxLen = 0;
String longest = null;
for (int i=0; i<v.size(); i++) {
String s = (String) v.elementAt(i);
if (s.length() > maxLen) {
maxLen = s.length();
longest = s;
}
}
return longest;
}
public String getLongest2() {
int maxLen = 0;
String longest = null;
synchronized (v) {
for (int i=0; i<v.size(); i++) {
String s = (String) v.elementAt(i);
if (s.length() > maxLen) {
maxLen = s.length();
longest = s;
}
}
return longest;
}
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P><A name=6><SPAN
class=atitle2>結論</SPAN></A><BR>爭用同步會嚴重影響程序的可伸縮性。更糟的是，除非您進行實際的負載測試，否則與爭用相關的性能問題并不總是會在開發和測試過程中表現出來。本文提供的技術能有效地降低程序的爭用代價，并增大程序在出現非線性伸縮行為之前所能承受的負載。但在應用這些技術之前，您必須首先分析您的程序，以判斷哪里可能出現爭用。
</P>
<P>在本系列的最后一部分，我們將討論 <CODE>ThreadLocal</CODE>，它是 Thread API
中經常被忽視的一個工具。通過使用
<CODE>ThreadLocal</CODE>，給予每個線程它自己的特定臨界對象的副本，我們就可以減少爭用。別走開哦！ </P>
<P><A name=resources><SPAN class=atitle2>參考資料</SPAN></A>
<UL>
<LI>參加 developerWorks 上 Brian 的<A
href="javascript:void%20forumWindow()">多線程 Java
編程討論論壇</A>，獲得關于線程和并發問題的幫助。<BR><BR>
<LI><I>輕松使用線程</I>系列的<A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/j-threads/java/index.shtml">第
1 部分</A>描述了無爭用同步對性能的影響為何并不像普遍認為的那樣嚴重。<BR><BR>
<LI>Jack Shirazi 的 <A
href="http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0596000154/none0b69"><I>Java
Performance Tuning</I></A>（O'Reilly & Associates，2000）就減少 Java
平臺中性能方面的問題提供了指導。<BR><BR>
<LI>Steve Wilson 和 Jeff Kesselman 的<A
href="http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0201709694/none0b69">
<I>Java Platform Performance: Strategies and
Tactics</I></A>（Addison-Wesley，2000）為經驗豐富的 Java
程序員提供了構建快速、高效代碼的技術。<BR><BR>
<LI>Dov Bulka 的 <A
href="http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0201704293/none0b69"><I>Java
Performance and Scalability, Volume 1: Server-Side Programming
Techniques</I></A>（Addison-Wesley，2000）在提高您應用程序的性能方面提供了豐富的技巧和竅門。<BR><BR>
<LI>Brian Goetz 最近的文章 <A
href="http://www.javaworld.com/jw-02-2001/jw-0209-double.html">Double-checked
locking: Clever, but broken</A>（<I>JavaWorld</I>，2001 年 2 月）詳細探討了 JMM
以及在特定情況下同步失敗導致的可怕后果。<BR><BR>
<LI>Doug Lea 的 <A
href="http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0201310090/none0b69"><I>Concurrent
Programming in Java, Second Edition</I></A>（Addison-Wesley，1999）是關于與
Java 多線程編程方面有關的微妙問題的一本權威書籍。<BR><BR>
<LI>Alex Roetter 在其文章<A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-thread/index.shtml">編寫多線程
Java 應用程序</A>中（developerWorks，2001 年 2 月）介紹了 Java Thread
API，略述了多線程的有關問題，并為常見問題提供了解決方案。<BR><BR>
<LI>IBM 提供的這篇文章描述了 <A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www7.software.ibm.com/vad.nsf/Data/Document2351?OpenDocument&p=1&BCT=3&Footer=1&origin=j">WebSphere
中的優化加鎖</A>如何讓不同的事務并發地讀取同一個狀態，如何只在更新的時候校驗數據的完整性。<BR><BR>
<LI>IBM Thomas J. Watson 研究中心的<A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=researchweb.watson.ibm.com/compsci/performance/&origin=j">性能建模和分析</A>小組正在研究性能和性能管理領域的幾項工程。<BR><BR>
<LI>在 <A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/index.shtml">developerWorks
Java 技術專區</A>查找更多的 Java 參考資料。</LI></UL>
<P></P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD><A name=author1><SPAN class=atitle2>關于作者</SPAN><BR>Brian Goetz
是一名軟件顧問，過去 15 年來一直是專業軟件開發者。他是 <A
href="http://www.quiotix.com/">Quiotix</A>
的首席顧問，該公司從事軟件開發和咨詢業務，位于加利福尼亞的 Los Altos。敬請查看 Brian 在流行的業界出版物中<A
href="http://www.quiotix.com/~brian/pubs.html">已發表和即將發表的論文</A>列表。可通過
<A href="mailto:brian@quiotix.com">brian@quiotix.com</A> 與 Brian 聯系。
</A></TD></TR></TBODY></TABLE></TD>
<TD width=10><IMG height=1 alt="" src="輕松使用線程：減少爭用.files/c.gif" width=10
border=0></TD></TR></TBODY></TABLE><!-- END PAPER BODY--><BR clear=all><IMG
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<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD align=right width="100%"><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-threads/index2.shtml#top">到頁首</A></TD>
<TD width=5><IMG height=1 alt="" src="輕松使用線程：減少爭用.files/c.gif" width=5
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src="輕松使用線程：減少爭用.files/c.gif" width=100 border=0></TD></TR>
<TR vAlign=top>
<TD bgColor=#ffffff colSpan=2><IMG height=8 alt=""
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<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=10 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR vAlign=top>
<TD>
<FORM action=/developerWorks/cn/cnratings.nsf/RateArticle?CreateDocument
method=post><INPUT type=hidden
value="Threading lightly : Reducing contention" name=ArticleTitle> <INPUT
type=hidden value=Java name=Zone> <INPUT type=hidden
value=/developerWorks/cn/thankyou/feedback-java.html name=RedirectURL> <A
name=rating><B>您對這篇文章的看法如何？</B></A>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width=600 border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD colSpan=5><IMG height=8 alt="" src="輕松使用線程：減少爭用.files/c.gif"
width=100 border=0></TD></TR>
<TR vAlign=top>
<TD width="16%"><INPUT type=radio value=5 name=Rating>真棒！(5)</TD>
<TD width="20%"><INPUT type=radio value=4 name=Rating>好材料 (4)</TD>
<TD width="24%"><INPUT type=radio value=3 name=Rating>一般；尚可 (3)</TD>
<TD width="22%"><INPUT type=radio value=2 name=Rating>需提高 (2)</TD>
<TD width="18%"><INPUT type=radio value=1 name=Rating>太差！
(1)</TD></TR></TBODY></TABLE><BR><B>建議？</B><BR><TEXTAREA name=Comments rows=5 wrap=virtual cols=60></TEXTAREA><BR><BR><INPUT type=submit value=提交反饋意見></FORM></TD></TR>
<TR vAlign=top>
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<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD align=right>(c) Copyright IBM Corp. 2001, (c) Copyright IBM China
2001, All Right Reserved</TD></TR>
<TR vAlign=top>
<TD class=bbg height=21> <A class=mainlink
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/index.shtml&origin=dwhead">關于
IBM</A><SPAN class=divider> | </SPAN><A
class=mainlink
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/privacy/index.shtml&origin=dwhead">隱私條約</A><SPAN
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href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/legal/index.shtml&origin=dwhead">使用條款</A><SPAN
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href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/contact/index.shtml&origin=dwhead">聯系
IBM</A></TD></TR></TBODY></TABLE>
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