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java - 在线程之间共享 bin 数组

coder 2024-03-03 原文

我有一个多线程应用程序并且工作正常。然而，它遇到了锁争用问题(通过拍摄 Java 堆栈快照并查看正在等待的内容来检查)。

每个线程都消耗列表中的对象，然后拒绝每个对象或将其放入 Bin 中。

Bins 最初是空的，因为每个都可能很昂贵(并且可能有很多)。

引起争用的代码大致如下所示:

public void addToBin(Bin[] bins, Item item) {
   Bin bin;
   int bin_index = item.bin_index
   synchronized(bins) {
      bin = bins[bin_index];
      if(bin==null) {
        bin = new Bin();
        bins[bin_index] = bin;
      }
   }
   synchronized(bin) {
     bin.add(item);
   }
}

bins 数组上的同步是瓶颈。

一位同事向我建议使用双重检查锁定来解决这个问题，但我们不确定究竟需要做什么才能使其安全。建议的解决方案如下所示:

public void addToBin(Bin[] bins, Item item) {
   int bin_index = item.bin_index
   Bin bin = bins[bin_index];

   if(bin==null) {
     synchronized(bins) {
        bin = bins[bin_index];
        if(bin==null) {
          bin = new Bin();
          bins[bin_index] = bin;
        }
     }
   }

   synchronized(bin) {
     bin.add(item);
   }
}

这样做安全吗和/或是否有更好/更安全/更惯用的方法来做到这一点？

最佳答案

在Malt的回答中已经说过，Java已经提供了很多无锁的数据结构和概念可以用来解决这个问题。我想使用 AtomicReferenceArray 添加一个更详细的示例:

假设 bins 是一个 AtomicReferenceArray，以下代码在 null 条目的情况下执行无锁更新:

Bin bin = bins.get(index);
while (bin == null) {
    bin = new Bin();
    if (!bins.compareAndSet(index, null, bin)) {
        // some other thread already set the bin in the meantime
        bin = bins.get(index);
    }
}
// use bin as usual

从 Java 8 开始，有一个更优雅的解决方案:

Bin bin = bins.updateAndGet(index, oldBin -> oldBin == null ? new Bin() : oldBin);
// use bin as usual

节点:Java 8 版本 - 虽然仍然是非阻塞的 - 明显比上面的 Java 7 版本慢，因为 updateAndGet 将总是更新数组即使值(value)没有改变。这可能会或可能不会被忽略，具体取决于整个 bin-update-operation 的总体成本。

另一个非常优雅的策略可能是在将数组移交给工作线程之前，用新创建的 Bin 实例预先填充整个 bins 数组。由于线程随后不必修改数组，这将减少对 Bin 对象本身进行同步的需要。使用 Arrays.parallelSetAll(自 Java 8 起)可以轻松地多线程填充数组:

Arrays.parallelSetAll(bins, i -> new Bin());

更新 2:如果这是一个选项，则取决于您的算法的预期输出:bins 数组最终会完全填充、密集填充还是稀疏填充？ (在第一种情况下，预填充是可取的。在第二种情况下，这取决于 - 通常情况下。在后一种情况下，这可能是个坏主意)。

更新 1: 不要使用双重检查锁定!这不安全!这里的问题是可见性，而不是原子性。在您的情况下，读取线程可能会得到一个部分构造(因此损坏)的 Bin 实例。详情见http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html .

关于java - 在线程之间共享 bin 数组，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/25154073/

javabincodebinsmultithreading

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