java - 线程安全的排序链表

Question

我正在尝试编写一个线程安全的排序单链表。我写了两个版本:粗粒度同步和细粒度同步。下面是两个实现:

细粒度:

public void add(T t) {                                                         
  Node curr = head;
  curr.lock.lock();

  while (curr.next != null) {
    // Invariant: curr is locked                                               
    // Invariant: curr.data < t                                                
    curr.next.lock.lock();                                                     

    if (t.compareTo(curr.next.data) <= 0) {                                    
      break;                                                                   
    }                                                                          

    Node tmp = curr.next;                                                      
    curr.lock.unlock();                                                        
    curr = tmp;                                                                
  }                                                                            

  // curr is acquired                                                          
  curr.next = new Node(curr.next, t);                                          
  if (curr.next.next != null) {  // old curr's next is acquired                
    curr.next.next.lock.unlock();                                              
  }                                                                            
  curr.lock.unlock();                                                          
}                                                                              

粗粒度:

public void add(T t) {
  lock.lock();
  Node curr = head;
  while (curr.next != null) {
    if (t.compareTo(curr.next.data) <= 0) {
      break;
    }                                                                          
    curr = curr.next;                                                          
  }                                                                            
  curr.next = new Node(curr.next, t);                                          
  lock.unlock();                                                               
}

我在插入 20000 个整数的 4 个线程(在 4 个逻辑 CPU 内核上)上为两个版本计时。每个线程的时间显示 CPU 时间(即不包括等待时间)。

Fine grained:
Worked 1 spent 1080 ms
Worked 2 spent 1230 ms
Worked 0 spent 1250 ms
Worked 3 spent 1260 ms
wall time: 1620 ms

Coarse grained:
Worked 1 spent 190 ms
Worked 2 spent 270 ms
Worked 3 spent 410 ms
Worked 0 spent 280 ms
wall time: 1298 ms

我最初的想法是 .lock() 和 .unlock() 是问题所在，但我对实现进行了剖析，发现它们加在一起只消耗了 30% 的时间.我的第二个猜测是细粒度解决方案有更多的缓存未命中，但我对此表示怀疑，因为与数组不同，单个链表天生就容易发生缓存未命中。

知道为什么我没有得到预期的并行化吗？

Answer 1

您可以获得接近每线程粗粒度版本的挂墙时间首先在没有锁的情况下遍历列表以找到间隙，然后从当前，这次使用锁，遍历列表以确保没有干预在 current 和 current->next 之间由其他线程插入。(当然，我否认“头”总是至高无上的事实:)