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并发编程的 15 条建议(转)

2010年10月19日 没有评论

内核专家 Bryan Cantrill 和 Jeff Bonwick 在 2008 年 9 月的《ACM Queue》上发表了《Real-world Concurrency》 一文,提出了 15 条并发编程的建议,这里简单摘录如下。注:Bryan Cantrill 是 dtrace 的主要作者,Jeff Bonwick 是 ZFS 和 Slab allocator 的发明者。

1. Know your cold paths from your hot paths. 弄清楚代码里的热门执行路径和冷门执行路径。

对冷门路径,用粗粒度的锁即可。对热门路径——也就是那些必须高度并发才能实现所期望的高吞吐量的代码,应该更加小心,加锁的策略必须简单明了且细粒度。

2. Intuition is frequently wrong—be data intensive. 直觉常常是错的,要靠数据说话。

【陈硕】比如线程切换到底有多大开销,普通 mutex 加锁到底有多大代价,系统调用的开销如何,gettimeofday() 在 x86-64 Linux 是不是真的系统调用等等,都要靠数据说话。

3. Know when—and when not—to break up a lock. 知道什么时候把一个锁拆成多个,并知道什么时候不必这样做。

除了把全局锁拆成多个锁,另外一种常用的避免线程争用 (contention) 的办法是减少加锁的范围。比方说从共享的数据结构里移除(remove and delete)元素,其实 delete 这一步可以放到锁外面。

4. Be wary of readers/writer locks. 警惕读写锁。

初学者常犯的一个错误是,见到某个数据结构频繁读而很少写,那么就把 mutex 替换为 rwlock。这不见得是正确的。

【陈硕】这条深得我心,muduo thread lib 目前就没有提供读写锁的封装。另外,这一条也能鉴别另一篇关于线程争用的文章不靠谱。

5. Consider per-CPU locking. 考虑用每个 CPU 用一个锁。

6. Know when to broadcast—and when to signal. 知道什么时候用单个唤醒,什么时候用广播唤醒。

notifyAll() 通常表示状态变更,而 notify() 通常表示资源变得可用。滥用 notifyAll() 会导致惊群现象

【陈硕】 muduo thread lib 的 ThreadPool 区分使用 notify() 和 notifyAll(),可作参考。

7. Learn to debug postmortem. 学会验尸。

【陈硕】 在程序中只使用 Scoped locking 来加锁的话,很容易从 call stack 查出死锁。参考《多线程服务器的常用编程模型》第 6 节 线程间同步。

8. Design your systems to be composable. 设计系统,使之能扩充。

【陈硕】 比方说,把对对象的修改操作都挪到同一个线程,这样就不必加锁。参考 muduo 的 EventLoop::runInLoop()。

9. Don’t use a semaphore where a mutex would suffice. 如果 Mutex 就能解决问题的话,不要使用信号量 semaphore。

【陈硕】muduo thread lib 有意识地不提供信号量的封装。

10. Consider memory retiring to implement per-chain hash-table locks. 考虑用内存“退休”法来实现哈希表的按桶加锁。

11. Be aware of false sharing. 知道什么是伪共享。

跟多 CPU 的 Cache 有关,值得了解。

12. Consider using nonblocking synchronization routines to monitor contention. 考虑使用非阻塞的加锁来观察线程争用。

13. When reacquiring locks, consider using generation counts to detect state change. 在重新加锁时,考虑使用版本号来检测状态变更。

14. Use wait- and lock-free structures only if you absolutely must. 只在别无它法时才使用无锁数据结构。

15. Prepare for the thrill of victory—and the agony of defeat. 准备接受成功的喜悦和失败的痛苦。

中文转自: 陈硕的 Blog

这是个长期的研究课题,做个备份,以后边读边实践,并加入自己的理解。

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