synchronized的优化

答：synchronized 是 Java 中用于实现线程同步的关键字，它可以保证多个线程访问共享资源时的互斥性和可见性。但是，使用 synchronized 会带来一定的性能开销，因为每次进入同步代码块时都需要获取锁，释放锁时也需要进行相应的操作。为了优化 synchronized 的性能，可以采用以下几种方式：1. 减小同步代码块的范围，尽可能缩小同步代码块的范围，减少锁的竞争；2. 使用 synchronized 同步方法，这样可以避免手动获取和释放锁的操作，简化代码；3. 使用 Lock 接口，Lock 接口提供了更加灵活的锁机制，可以实现更细粒度的控制。

相关问题

synchronized优化

### Java `synchronized` 关键字性能优化技巧

#### 1. 尽可能缩小同步范围
为了提高并发度，应该尽可能减小被 `synchronized` 同步的代码块大小。只对确实需要保护的数据访问部分进行加锁操作，而不是将整个方法都置于同步之下[^2]。

public class Counter {
    private int count;

    public void increment() {
        synchronized (this) { // 只同步必要的逻辑
            this.count++;
        }
    }

    public int getCount() {
        return count; // 不涉及修改状态的操作无需同步
    }
}

#### 2. 使用更细粒度的锁定机制
当多个资源都需要互斥访问时，如果能够分别给这些资源加上独立的锁，则可以让更多的线程同时执行不同的任务，从而提升整体效率[^3]。

class FineGrainedCounter {
    final Object lockA = new Object();
    final Object lockB = new Object();

    void methodA() {
        synchronized(lockA){
            // operate on resource A only
        }
    }

    void methodB(){
        synchronized(lockB){
            // operate on resource B only
        }
    }
}

#### 3. 替代方案——利用原子变量或无锁数据结构
对于简单的计数器或者其他可以表达为单一数值更新的情况，可以直接采用 `AtomicInteger`, `LongAdder` 等工具类代替传统的基于 `synchronized` 的实现方式。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
...
private AtomicInteger atomicCount = new AtomicInteger(0);

void addOne() {
    atomicCount.incrementAndGet(); // 非阻塞式的自增操作
}

#### 4. 利用显式锁（ReentrantLock）
相比于内置的监视器锁 (`synchronized`) ，显示定义的 ReentrantLock 提供了更加灵活的功能选项，如尝试获取锁、定时等待锁等特性，并且允许公平/非公平的选择。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ExplicitLockExample {

    private Lock lock = new ReentrantLock(true); // true 表示启用公平模式
    
    public void criticalSection() throws InterruptedException{
        try {
            lock.lockInterruptibly(); // 支持响应中断请求
            
            // 执行临界区内的代码...

        } finally {
            lock.unlock(); // 确保释放锁
        }
    }
}

#### 5. ReadWriteLock 实现读写分离
在某些场景下，存在大量只读查询而较少写的操作需求。此时可以考虑使用 `ReadWriteLock` 来区分对待这两种不同类型的访问行为，允许多个读者共存但不允许任何写者与其他任何人重叠工作。

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Cache<K, V> {
    
    private final Map<K,V> map = ... ;
    private final ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

    public V get(K key) {
        rwl.readLock().lock();
        try {
            return map.get(key);
        } finally {
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }

    public void put(K key, V value) {
        rwl.writeLock().lock();
        try {
            map.put(key,value);
        } finally {
            rwl.writeLock().unlock();
        }
    }
}

synchronized 锁优化

锁优化是指在多线程编程中，通过改进锁的机制和使用方式来提高程序的性能和并发能力。synchronized关键字是Java中最常用的锁机制之一，它可以保证同一时间只有一个线程可以进入被synchronized修饰的代码块。下面是一些synchronized锁优化的方法：

1. 减小锁的粒度：如果在一个方法中有多个synchronized代码块，可以考虑将这些代码块拆分成多个方法，以减小锁的粒度。这样可以使得多个线程可以并发执行不同的代码块，提高程序的并发性能。

2. 使用局部变量替代成员变量：在使用synchronized关键字时，尽量使用局部变量而不是成员变量。因为成员变量的访问需要通过对象实例来进行，而局部变量的访问是线程私有的，不需要加锁。

3. 使用同步代码块代替同步方法：在某些情况下，使用同步代码块比使用同步方法更加灵活。同步代码块可以指定锁的粒度，只对需要同步的代码进行加锁，而不是整个方法。

4. 使用volatile关键字：volatile关键字可以保证变量的可见性和禁止指令重排序，可以在一定程度上替代synchronized关键字。但是需要注意，volatile关键字只能保证单个变量的原子性，不能保证多个操作的原子性。

5. 使用Lock接口：Java提供了Lock接口及其实现类ReentrantLock，相比于synchronized关键字，Lock接口提供了更加灵活的锁机制。可以手动控制锁的获取和释放，可以实现公平锁和非公平锁，并且支持多个条件变量。

6. 使用读写锁：如果在多线程环境下，读操作远远多于写操作，可以考虑使用读写锁ReadWriteLock来提高程序的并发性能。读写锁允许多个线程同时读取共享数据，但只允许一个线程写入共享数据。

7. 使用并发集合类：Java提供了一些并发集合类，ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等，它们内部使用了一些锁优化的技术，可以提高多线程环境下的并发性能。