Amino框架是一个采用无锁方式实现并行计算的框架,可惜的是,网上关于Amino框架的介绍甚少。根据所掌握的资料,稍微总结一下:
1. 锁机制到无锁机制
锁机制可以确保程序和数据的线程安全,但是锁是一种阻塞式的同步方式,无论是ReentrantLock、synchronized,还是Semaphore,都受到核心资源的限制。为避免这个问题,便提出了无锁的同步机制。
2. 基于Compare-and-swap(CAS) 算法的无锁并发控制方法
CAS算法过程是:它包含三个参数CAS(V,E,N),V表示内存位置目前的值,E表示期望的原值,N表示新值。当处理器要更新一个内存位置的值的时候,它首先将V与E进行对比(要知道在多处理的时候,你要更新的内存位置上的值V有可能被其他处理更新过,而你全然不知),如果V与E相同,那么就将V设为N,将N写入内存;否则,就什么也不做,不写入新的值(现在最新的做法是定义内存值的版本号,根据版本号的改变来判断内存值是否被修改)。CAS 的价值所在就在于它是在硬件级别实现的,速度那是相当的快。
这种无锁并发控制方法像极了乐观锁。
在JDK的java.util.concurrent.atomic包下,有一组使用无锁方式实现的原子操作,包括AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicLong、AtomicLongArray等。以AtomicInteger为例,其中的getAndSet()方法是这样实现CAS的:
public final int getAndSet(int newValue){ for(;;){ int current=get(); if(compareAndSet(current,newValue)) return current; } }
3. 引出Amino框架
该组件将提供一套免锁的集合类(LockFreeVector、LockFreeList、LockFreeSet等)、树结构、图结构。因为这些数据结构采用免锁的运算法则来生成,所以,它们将拥有基本的免锁组件的特性,如可以避免不同类型的死锁,不同类型的线程初始化顺序等。
Amino 还提供了一些非常有用的并行计算模式,包括 Master-Worker、Map-reduce、Divide and conquer, Pipeline 等。
Amino并没有加入到官方jdk中,因此需要自行下载、导入。
下载地址:http://sourceforge.net/projects/amino-cbbs/files/
4. 性能测试
下面,在64位4G内存的Windows7测试下Vector与LockFreeVector、CopyOnWriteArrayList
与
LockFreeList在增加、删除操作的区别。从结果可以看出,后者性能大大提升。
测试代码:
public class CopyList { public static void test1(AccessListTread t, String name){ CounterPoolExecutor exe0=new CounterPoolExecutor(2000,2000,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); exe0.TASK_COUNT=8000; exe0.funcname=name; exe0.startTime=System.currentTimeMillis(); for(int i=0;i<exe0.TASK_COUNT;i++) exe0.submit(t);//测试数据:8000 exe0.shutdown(); } public static void main(String[] args) { AccessListTread t=new AccessListTread(); t.initCopyOnWriteArrayList(); test1(t,"testCopyOnWriteArrayList"); t.initVector(); test1(t,"testVector"); t.initLockFreeList(); test1(t,"testLockFreeList"); t.initLockFreeVector(); test1(t,"testLockFreeVector"); } } class CounterPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor{ public AtomicInteger count=new AtomicInteger(0);//统计次数 public long startTime=0; public String funcname=""; public int TASK_COUNT=0; public CounterPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue); } @Override protected void afterExecute(Runnable r,Throwable t){ int l=count.addAndGet(1); if(l==TASK_COUNT){ System.out.println(funcname+"spend time:"+(System.currentTimeMillis()-startTime)); } } } class AccessListTread implements Runnable{ Random rand=new Random(); List list; public AccessListTread() { } @Override public void run() { try { for(int i=0;i<1000;i++) // getList(rand.nextInt(1000)); handleList(rand.nextInt(1000)); Thread.sleep(rand.nextInt(100)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private Object getList(int nextInt) { return list.get(nextInt); } private Object handleList(int index) { list.add(index); list.remove(index%list.size()); return null; } //test public void initCopyOnWriteArrayList(){ list=new CopyOnWriteArrayList(); for(int i=0;i<1000;i++) list.add(i); } public void initVector(){ list=new Vector(); for(int i=0;i<1000;i++) list.add(i); } public void initLockFreeList(){ list=new LockFreeList(); for(int i=0;i<1000;i++) list.add(i); } public void initLockFreeVector(){ list=new LockFreeVector(); for(int i=0;i<1000;i++) list.add(i); } }
测试结果:
testVectorspend time:366 testCopyOnWriteArrayListspend time:717 testLockFreeListspend time:541 testLockFreeVectorspend time:244http://m.blog.csdn.net/blog/tyfengyu/25200767