提高volatile并发效率

一、著名的Java并发编程大师Doug lea在JDK 7的并发包里新增一个队列集合类Linked-
TransferQueue,它在使用volatile变量时,用一种追加字节的方式来优化队列出队和入队的性
能。LinkedTransferQueue的代码如下。

/** 队列中的头部节点 */
private transient f?inal PaddedAtomicReference<QNode> head;
/** 队列中的尾部节点 */
private transient f?inal PaddedAtomicReference<QNode> tail;
static f?inal class PaddedAtomicReference <T> extends AtomicReference T> {
// 使用很多4个字节的引用追加到64个字节
Object p0, p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7, p8, p9, pa, pb, pc, pd, pe;
PaddedAtomicReference(T r) {
super(r);
}
}
public class AtomicReference <V> implements java.io.Serializable {
private volatile V value;
// 省略其他代码
}

追加字节能优化性能?

这种方式看起来很神奇,但如果深入理解处理器架构就能理解其中的奥秘。让我们先来看看LinkedTransferQueue这个类,它使用一个内部类类型来定义队列的头节点(head)和尾节点(tail),而这个内部类PaddedAtomicReference相对于父类AtomicReference只做了一件事情,就是将共享变量追加到64字节。我们可以来计算下,一个对象的引用占4个字节,它追加了15个变量(共占60个字节),再加上父类的value变量,一共64个字节。

为什么追加64字节能够提高并发编程的效率呢?因为对于英特尔酷睿i7、酷睿、Atom和
NetBurst,以及Core Solo和Pentium M处理器的L1、L2或L3缓存的高速缓存行是64个字节宽,不
支持部分填充缓存行,这意味着,如果队列的头节点和尾节点都不足64字节的话,处理器会将
它们都读到同一个高速缓存行中,在多处理器下每个处理器都会缓存同样的头、尾节点,当一
个处理器试图修改头节点时,会将整个缓存行锁定,那么在缓存一致性机制的作用下,会导致
其他处理器不能访问自己高速缓存中的尾节点,而队列的入队和出队操作则需要不停修改头
节点和尾节点,所以在多处理器的情况下将会严重影响到队列的入队和出队效率。Doug lea使
用追加到64字节的方式来填满高速缓冲区的缓存行,避免头节点和尾节点加载到同一个缓存
行,使头、尾节点在修改时不会互相锁定。
那么是不是在使用volatile变量时都应该追加到64字节呢?不是的。在两种场景下不应该
使用这种方式。

  • ·缓存行非64字节宽的处理器。如P6系列和奔腾处理器,它们的L1和L2高速缓存行是32个字节宽。
  • ·共享变量不会被频繁地写。因为使用追加字节的方式需要处理器读取更多的字节到高速缓冲区,这本身就会带来一定的性能消耗,如果共享变量不被频繁写的话,锁的几率也非常小,就没必要通过追加字节的方式来避免相互锁定。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/hyf_home/article/details/81673791
今日推荐