JAVA同時-ロックの競合を減らす

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ロックの競合を低減することで、同時プログラムのパフォーマンスと伸縮性を向上させ、ロックの競合を低減する3つの方法があります.
1.ロックの保持時間を減らす(ロックの範囲を小さくする)2.ロックの要求頻度を下げる(ロックの粒度を下げる)3.排他ロックの使用を放棄し、同時コンテナ、原子変数、読み書きロックなどを使用して置き換えます.
ロックの保持時間を減らす(ロックの範囲を小さくする):
ロックの保持時間を減らすことは、実際にはロックの制御範囲を小さくし、ロックを必要としないいくつかの操作を同期コードブロックから削除することである.以下に示すように、同期動作が必要なのはattributesのみである.get(key);この行のコード.

//       
class AttributeStore{
	private final Map attributes=new HashMap();
	public synchronized boolean userLocationMatches(String username,String regex){
		String key="user."+username;
		String location=attributes.get(key);
		if(location==null)
			return false;
		else
			return Pattern.matches(regex,location);
	}
}

ロックの範囲を縮小すると、同期を必要としないコンテンツがコードブロックから削除されます.

//       
class AttributeStore{
	private final Map attributes=new HashMap();
	public boolean userLocationMatches(String username,String regex){
		String key="user."+username;
		String location;
		synchronized (this) {
			location=attributes.get(key);			
		}
		if(location==null)
			return false;
		else
			return Pattern.matches(regex,location);
	}
}

ロックの要求頻度を下げる(ロックの粒度を下げる):
粗粒度のロックを複数の細粒度のロックに分解することにより、1つのロックに元の要求を複数のロックに分担する.一般的なスキームは、ロック分解またはロックセグメント(1つのロックが2つのロックに分解されることをロック分解と呼び、1つのロックが複数のロックに分解されることをロックセグメントと呼ぶ)である.
コードでは、1つのロックが互いに独立した複数の共有状態変数を同時に保護する必要がある場合、ロック分解またはロックセグメントを考慮することができる.
まず一つ見てみましょう
ロック分解の例:

//        
class ServerStatus{
	private  Set users;
	private  Set queries;
	public synchronized void addUser(String user){
		users.add(user);
	}
	public synchronized void removeUser(String user){
		users.remove(user);
	}
	
	public synchronized void addQuery(String query){
		queries.add(query);
	}
	public synchronized void removeQuery(String query){
		queries.remove(query);
	}	
}

上のコードでは、同じServerStatusオブジェクトロックは、2つの独立した共有変数を保護するために使用され、ロック分解を使用できます.

//      
class ServerStatus{
	private  Set users;
	private  Set queries;
	public  void addUser(String user){
		synchronized (users) {
			users.add(user);
		}
	}
	public  void removeUser(String user){
		synchronized (users) {
			users.remove(user);
		}
	}
	
	public  void addQuery(String query){
		synchronized (queries) {
			queries.add(query);
		}
	}
	public  void removeQuery(String query){
		synchronized (queries) {
			queries.remove(query);
		}
	}	
}

ロックセグメントの典型的な応用はConcurrentHashMapである.CollectionsでsynchronizedMap()メソッドでは、Mapに入力されたメソッドを組み合わせて同期コードブロックに入れて実行し、すべての同期コードブロックは同じオブジェクトロックを使用します.コンテナの性能を向上させるため、ConcurrentHashMapコンテナでは16個のオブジェクトロックが使用され、各オブジェクトロックはすべてのハッシュバケットの1/16を保護し、ここでN番目のハッシュバケットは(N%16)番目のオブジェクトロックによって保護される.大まかな考え方は以下の通りである.

class MyMap{
	static final class Node{
		private K key;
		private V value;
		private Node next;
		public Node getNext() {
			return next;
		}
		//...set get equals hashCode...//
	}
	private final static int N_LOCKS=16;
	private Object[] mylocks;
	private Node[] buckets;
	public MyMap(int num) {
		mylocks=new Object[N_LOCKS];
		for(int i=0;i node=buckets[bucketIndex];node!=null;node=node.getNext()){
				if(key.equals(node.key))
					return node.value;
			}
			return null;
		}
	}
	//......
}

排他ロックの使用を中止するには、次の手順に従います.
独占ロックの使用を放棄したり、同時容器、原子変数、読み書きロックなどを使用して彼の代わりにしたりすることができます.

ヘッダファイルで変数を定義しない

中国大学MOOCコンピュータプログラム設計(C++)——第2週簡単情報の表示と基本演算コード