Java培訓(xùn)：什么是鎖消除和鎖粗化?

　　鎖消除和鎖粗化是兩種優(yōu)化技術(shù)，用于提高多線程程序的性能。

　　鎖消除(Lock Elimination)是指在編譯器或者運(yùn)行時(shí)環(huán)境中，對(duì)于某些特定的代碼片段，如果可以確定不會(huì)發(fā)生并發(fā)沖突，就可以省略掉對(duì)應(yīng)的鎖操作，從而提高程序的運(yùn)行效率。

　　鎖粗化(Lock Coarsening)是指在編譯器或者運(yùn)行時(shí)環(huán)境中，對(duì)于連續(xù)的多個(gè)鎖操作，將其合并成一個(gè)鎖操作，從而減少鎖的粒度，提高程序的運(yùn)行效率。

　　下面是兩個(gè)簡(jiǎn)單的示例：

　　1.鎖消除

public class LockEliminationDemo {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            sb.append(i);
        }
        System.out.println(sb.toString());
    }
}

　　在這個(gè)示例中，由于 StringBuilder 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)并不是線程安全的，所以在多線程環(huán)境下必須使用鎖來(lái)保證操作的正確性。但是，由于在這個(gè)程序中只有一個(gè)線程對(duì) StringBuilder 進(jìn)行了操作，因此編譯器可以通過(guò)數(shù)據(jù)流分析技術(shù)判斷出不存在并發(fā)沖突，從而將對(duì)應(yīng)的鎖操作消除掉，從而提高程序的運(yùn)行效率。

　　2.鎖粗化

public class LockCoarseningDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object lock = new Object();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            synchronized (lock) {
                doSomething(i);
            }
        }
    }

    private static void doSomething(int i) {
        // do something
    }
}

　　在這個(gè)示例中，由于 synchronized 塊的粒度非常小，每次只包含了一個(gè)方法調(diào)用，因此會(huì)導(dǎo)致大量的鎖操作，從而降低程序的運(yùn)行效率。為了避免這種情況，編譯器可以將連續(xù)的多個(gè) synchronized 塊合并成一個(gè)更大的 synchronized 塊，從而減少鎖的粒度，提高程序的運(yùn)行效率。例如，可以將上述示例中的 synchronized 塊改為如下形式：

public class LockCoarseningDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object lock = new Object();
        synchronized (lock) {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                doSomething(i);
            }
        }
    }

    private static void doSomething(int i) {
        // do something
    }
}

　　對(duì)于鎖消除，它的原理是通過(guò)對(duì)程序的代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析，判斷出在某些情況下不存在并發(fā)沖突，從而省略對(duì)應(yīng)的鎖操作。這種優(yōu)化技術(shù)主要適用于局部變量或者方法參數(shù)等范圍較小的對(duì)象，因?yàn)檫@些對(duì)象在多線程環(huán)境下的使用比較容易分析。例如在上面的示例中，StringBuilder 對(duì)象的使用范圍較小，因此編譯器可以很容易地分析出不存在并發(fā)沖突。

　　對(duì)于鎖粗化，它的原理是通過(guò)將多個(gè)連續(xù)的鎖操作合并成一個(gè)更大的鎖操作，從而減少鎖的粒度。這種優(yōu)化技術(shù)主要適用于需要對(duì)同一個(gè)對(duì)象進(jìn)行多次連續(xù)的鎖操作的情況。例如在上面的示例中，由于每次循環(huán)都需要對(duì)同一個(gè)對(duì)象進(jìn)行鎖操作，因此編譯器可以將這些鎖操作合并成一個(gè)更大的鎖操作，從而減少鎖的粒度。

　　需要注意的是，鎖消除和鎖粗化都是編譯器或者運(yùn)行時(shí)環(huán)境自動(dòng)進(jìn)行的優(yōu)化技術(shù)，不需要手動(dòng)進(jìn)行代碼的修改。但是，在一些特殊情況下，這些優(yōu)化技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致程序的正確性受到影響，因此在進(jìn)行性能優(yōu)化時(shí)需要謹(jǐn)慎使用。