锁优化
锁优化
在多核时代，多线程对系统的性能提升有着巨大的作用，但是多线程对系统也相应的产生了额外的开销，线程本身的数据、线程的调度、线程的申请释放等都对系统的产生额外的负担，锁是在高并发的环境下为了保证数据的正确性而产生的同步手段，为了进一步提升性能，我们就需要对锁进行优化。
锁的优化思路有：从减小锁的持有时间、锁的粒度的优化、锁分离、锁消除、无锁等等。
锁的代价
现实编程过程中，加锁通常会严重地影响性能。线程会因为竞争不到锁而被挂起，等锁被释放的时候，线程又会被恢复，这个过程中存在着很大的开销，并且通常会有较长时间的中断，因为当一个线程正在等待锁时，它不能做任何其他事情。如果一个线程在持有锁的情况下被延迟执行，例如发生了缺页错误、调度延迟或者其它类似情况，那么所有需要这个锁的线程都无法执行下去。如果被阻塞线程的优先级较高，而持有锁的线程优先级较低，就会发生优先级反转。
Disruptor 论文中讲述了一个实验：这个测试程序调用了一个函数，该函数会对一个 64 位的计数器循环自增 5 亿次；机器环境：2.4G 6 核，运算 64 位的计数器累加 5 亿次。
| Method | Time (ms) |
|---|---|
| Single thread | 300 |
| Single thread with CAS | 5,700 |
| Single thread with lock | 10,000 |
| Single thread with volatile write | 4,700 |
| Two threads with CAS | 30,000 |
| Two threads with lock | 224,000 |
CAS 操作比单线程无锁慢了 1 个数量级；有锁且多线程并发的情况下，速度比单线程无锁慢 3 个数量级。可见无锁速度最快。单线程情况下，不加锁的性能 > CAS 操作的性能 > 加锁的性能。在多线程情况下，为了保证线程安全，必须使用 CAS 或锁，这种情况下，CAS 的性能超过锁的性能，前者大约是后者的 8 倍。