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大家好，我是哪吒。

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上一章提到了一個關(guān)于 i++ 和 ++i 的面試題打趴了所有人，最終方案是在兩個方法上添加synchronized關(guān)鍵字，從而避免i++的線程安全問題，不過，這樣真的好嗎？在所有有線程安全的方法都添加synchronized？

答案是顯而易見的，不行。

synchronized會極大的降低程序的性能，導(dǎo)致整個程序幾乎只能支持單線程操作，性能顯著降低。

那么，如何解決呢？

一、降低鎖的粒度，將synchronized關(guān)鍵字不放在方法上了，改為synchronized代碼塊。

鎖的粒度更小了，也解決了這個問題，確實可以的。

package com.guor.thread;

public class SynchronizedTest2 {
    int a = 1;
    int b = 1;

    public void add() {
        System.out.println("add start");
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                a++;
                b++;
            }
        }
        System.out.println("add end");
    }

    public synchronized void compare() {
        System.out.println("compare start");
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                boolean flag = a < b;
                if (flag) {
                    System.out.println("a=" + a + ",b=" + b + "flag=" + flag + ",a < b = " + (a < b));
                }
            }
        }
        System.out.println("compare end");
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedTest2 synchronizedTest = new SynchronizedTest2();
        new Thread(() -> synchronizedTest.add()).start();
        new Thread(() -> synchronizedTest.compare()).start();
    }
}

為了更好的優(yōu)化，有的時候可以將synchronized代碼塊變?yōu)閰^(qū)分讀寫場景的讀寫鎖，也可以考慮悲觀鎖和樂觀鎖的區(qū)分。

對于讀寫場景比較多的情況，可以使用ReentrantReadWriteLock區(qū)分讀寫，再次降低鎖的粒度，提高程序的性能。

ReentrantReadWriteLock 還可以選擇提供了公平鎖，在沒有明確必須使用公平鎖的情況下，盡量不要使用公平鎖，公平鎖會使程序性能降低很多很多。

二、先區(qū)分一下公平鎖和非公平鎖

• 公平鎖：多個線程按照申請鎖的順序去獲得鎖，線程會直接進入隊列去排隊，永遠都是隊列的第一個得到鎖。
• 非公平鎖：多個線程去獲取鎖的時候，會直接去嘗試獲取，獲取不到，進入等待隊列，如果能獲取到，就直接獲取到鎖。

簡單來說，公平鎖（誰先排隊，誰先執(zhí)行），非公平鎖（不用排隊，每個人都有機會）。

1、公平鎖

有一天早上，云韻、美杜莎、小醫(yī)仙結(jié)伴去買醬香拿鐵，到了咖啡店，先排隊，一個一個來。不一會，哪吒來了，也買醬香拿鐵，只能在末尾排隊。這個就是公平鎖。

2、非公平鎖

但是呢？第二天早上，哪吒又去買醬香拿鐵，上一次去晚了沒買到（線程被餓死了），這次急了，要插隊買，不講武德。終于喝上了心心念念的醬香拿鐵，這個就是非公平鎖。

3、公平鎖的優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：所有線程都會獲取到鎖，只是一個時間的問題，不會出現(xiàn)有線程被餓死的情況；
• 缺點：吞吐量會下降很多，隊列里只有第一個線程能獲取到鎖，其他的線程都會阻塞，cpu喚醒阻塞線程的開銷會增大。

4、非公平鎖的優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：可以減少CPU喚醒線程的開銷，整體的吞吐效率會高點，CPU也不必取喚醒所有線程，會減少喚起線程的數(shù)量。
• 缺點：如果運氣不好，會出現(xiàn)一致獲取不到鎖的情況，會被活活的餓死。

三、是否對癥下藥

我們都知道，靜態(tài)字段屬于類，類級別的鎖才能保護；非靜態(tài)字段屬于類實例，實例級別的鎖才能保護。

先看一下下面的代碼：

import lombok.Data;

import java.util.stream.IntStream;

@Data
public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        IntStream.rangeClosed(1, 100000).parallel().forEach(i -> new LockTest().increase());
        System.out.println(time);
    }

    private static int time = 0;

    public synchronized void increase() {
        time++;
    }
}

在LockTest類中定義一個靜態(tài)變量time，定義一個非靜態(tài)方法increase()，實現(xiàn)time++自增。先累加10萬次，測試一下。看看是否有線程安全的問題。

這...不對啊，上一節(jié)在介紹高并發(fā)下i++線程安全問題的時候，synchronized 是好使的啊。

今天這是怎么了？再運行一次，結(jié)果依然如此，不等于100000

先來分析一下。

在非靜態(tài)的方法上加synchronized，只能確保多個線程無法執(zhí)行同一個實例的increase()方法，卻不能保證不同實例的increase()方法。靜態(tài)的變量time，在多個線程中共享，所以會出現(xiàn)線程安全的問題，synchronized失效了。

那么，將synchronized改為靜態(tài)方法是不是就可以了，試一下。

有兩種寫法，一種是直接將方法改為靜態(tài)方法，一種是使用synchronized代碼塊。

private static Object obj= new Object();
public void increase() {
    synchronized (obj) {
        time++;
    }
}

四、IntStream.rangeClosed是干嘛的？

很多小伙伴，可能會好奇，這個是干什么的，干了5年后端代碼開發(fā)了，沒見過這玩意兒。

IntStream是一種特殊的stream，用來提供對int相關(guān)的stream操作。

IntStream.rangeClosed：生成某個數(shù)字范圍內(nèi)的數(shù)字集合的stream。

比如上面代碼中的IntStream.rangeClosed(1, 100000).parallel().forEach(i -> new LockTest().increase());。

• range：不包含10000
• rangeClosed：包含10000

五、parallel是干嘛的？

1、parallel()是什么

Stream.parallel() 方法是 Java 8 中 Stream API 提供的一種并行處理方式。在處理大量數(shù)據(jù)或者耗時操作時，使用 Stream.parallel() 方法可以充分利用多核 CPU 的優(yōu)勢，提高程序的性能。

Stream.parallel() 方法是將串行流轉(zhuǎn)化為并行流的方法。通過該方法可以將大量數(shù)據(jù)劃分為多個子任務(wù)交由多個線程并行處理，最終將各個子任務(wù)的計算結(jié)果合并得到最終結(jié)果。使用 Stream.parallel() 可以簡化多線程編程，減少開發(fā)難度。

需要注意的是，并行處理可能會引入線程安全等問題，需要根據(jù)具體情況進行選擇。

2、舉一個簡單的demo

定義一個list，然后通過parallel() 方法將集合轉(zhuǎn)化為并行流，對每個元素進行i++，最后通過 collect(Collectors.toList()) 方法將結(jié)果轉(zhuǎn)化為 List 集合。

使用并行處理可以充分利用多核 CPU 的優(yōu)勢，加快處理速度。

public class StreamTest {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        System.out.println(list);
        List result = list.stream().parallel().map(i -> i++).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(result);
    }
}

我勒個去，什么情況？

這是大部分開發(fā)人員都會犯的小錯誤，在上篇中提到過，i++ 返回原來的值，++i 返回加1后的值。這誰都知道，可是，寫的時候，就不一定了，因為你習(xí)慣了i++，寫順手了，寫的時候也是心不在焉，一蹴而就了。

i++改了++i即可。

3、parallel()的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

• 充分利用多核 CPU 的優(yōu)勢，提高程序的性能；
• 可以簡化多線程編程，減少開發(fā)難度。

缺點：

• 并行處理可能會引入線程安全等問題，需要根據(jù)具體情況進行選擇；
• 并行處理需要付出額外的開銷，例如線程池的創(chuàng)建和銷毀、線程切換等，對于小數(shù)據(jù)量和簡單計算而言，串行處理可能更快。

4、何時使用parallel()？

在實際開發(fā)中，應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)量、計算復(fù)雜度、硬件等因素綜合考慮。

比如：

• 數(shù)據(jù)量較大，有1萬個元素；
• 計算復(fù)雜度過大，需要對每個元素進行復(fù)雜的計算；
• 硬件夠硬，比如多核CPU。

新聞名稱：簡單聊一聊公平鎖和非公平鎖，Parallel并行流
文章位置：http://www.dlmjj.cn/article/dpgscse.html