并發(fā)編程的 15 條建議
內(nèi)核專家 Bryan Cantrill 和 Jeff Bonwick 在 2008 年 9 月的《ACM Queue》上發(fā)表了《Real-world Concurrency》 一文，提出了 15 條并發(fā)編程的建議，這里簡(jiǎn)單摘錄如下。
1. Know your cold paths from your hot paths. 弄清楚代碼里的熱門執(zhí)行路徑和冷門執(zhí)行路徑。
對(duì)冷門路徑，用粗粒度的鎖即可。對(duì)熱門路徑——也就是那些必須高度并發(fā)才能實(shí)現(xiàn)所期望的高吞吐量的代碼，應(yīng)該更加小心，加鎖的策略必須簡(jiǎn)單明了且細(xì)粒度。
2. Intuition is frequently wrong—be data intensive. 直覺常常是錯(cuò)的，要靠數(shù)據(jù)說話。
【陳碩】比如線程切換到底有多大開銷，普通 mutex 加鎖到底有多大代價(jià)，系統(tǒng)調(diào)用的開銷如何，gettimeofday() 在 x86-64 Linux 是不是真的系統(tǒng)調(diào)用等等，都要靠數(shù)據(jù)說話。
3. Know when—and when not—to break up a lock. 知道什么時(shí)候把一個(gè)鎖拆成多個(gè)，并知道什么時(shí)候不必這樣做。
除了把全局鎖拆成多個(gè)鎖，另外一種常用的避免線程爭(zhēng)用 (contention) 的辦法是減少加鎖的范圍。比方說從共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里移除 (remove and delete) 元素，其實(shí) delete 這一步可以放到鎖外面。
4. Be wary of readers/writer locks. 警惕讀寫鎖。
初學(xué)者常犯的一個(gè)錯(cuò)誤是，見到某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)頻繁讀而很少寫，那么就把 mutex 替換為 rwlock。這不見得是正確的。
【陳碩】這條深得我心，muduo thread lib 目前就沒有提供讀寫鎖的封裝。另外，這一條也能鑒別另一篇關(guān)于線程爭(zhēng)用的文章不靠譜。
5. Consider per-CPU locking. 考慮用每個(gè) CPU 用一個(gè)鎖。
6. Know when to broadcast—and when to signal. 知道什么時(shí)候用單個(gè)喚醒，什么時(shí)候用廣播喚醒。
notifyAll() 通常表示狀態(tài)變更，而 notify() 通常表示資源變得可用。濫用 notifyAll() 會(huì)導(dǎo)致驚群現(xiàn)象。
【陳碩】 muduo thread lib 的 ThreadPool 區(qū)分使用 notify() 和 notifyAll()，可作參考。
7. Learn to debug postmortem. 學(xué)會(huì)驗(yàn)尸。
【陳碩】 在程序中只使用 Scoped locking 來加鎖的話，很容易從 call stack 查出死鎖。參考《多線程服務(wù)器的常用編程模型》第 6 節(jié) 線程間同步。
8. Design your systems to be composable. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使之能擴(kuò)充。
【陳碩】 比方說，把對(duì)對(duì)象的修改操作都挪到同一個(gè)線程，這樣就不必加鎖。參考 muduo 的 EventLoop::runInLoop()。
9. Don’t use a semaphore where a mutex would suffice. 如果 Mutex 就能解決問題的話，不要使用信號(hào)量 semaphore。
【陳碩】muduo thread lib 有意識(shí)地不提供信號(hào)量的封裝。
10. Consider memory retiring to implement per-chain hash-table locks. 考慮用內(nèi)存“退休”法來實(shí)現(xiàn)哈希表的按桶加鎖。
11. Be aware of false sharing. 知道什么是偽共享。
跟多 CPU 的 Cache 有關(guān)，值得了解。
12. Consider using nonblocking synchronization routines to monitor contention. 考慮使用非阻塞的加鎖來觀察線程爭(zhēng)用。
13. When reacquiring locks, consider using generation counts to detect state change. 在重新加鎖時(shí)，考慮使用版本號(hào)來檢測(cè)狀態(tài)變更。
14. Use wait- and lock-free structures only if you absolutely must. 只在別無它法時(shí)才使用無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
15. Prepare for the thrill of victory—and the agony of defeat. 準(zhǔn)備接受成功的喜悅和失敗的痛苦。
更詳細(xì)的解釋請(qǐng)看原文。
Bryan Cantrill 是 dtrace 的主要作者，Jeff Bonwick 是 ZFS 和 Slab allocator 的***。
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