java - Java同时访问同一个对象的不同成员

Question

我熟悉 Java 中围绕并发的许多机制和习惯用法。我感到困惑的地方在于一个简单的概念:同一对象的不同成员的并发访问。

我有一组可以由两个线程访问的变量，在本例中涉及游戏引擎中的图形信息。我需要能够在一个线程中修改对象的位置并在另一个线程中读取它。解决此问题的标准方法是编写以下代码:

private int xpos;
private object xposAccess;

public int getXpos() {
    int result;
    synchronized (xposAccess) {
        result = xpos;
    }
    return result;
}

public void setXpos(int xpos) {
    synchronized (xposAccess) {
        this.xpos = xpos;
    }
}

但是，我正在编写一个实时游戏引擎，而不是一个 20 个问题的应用程序。我需要快速运行的东西，尤其是当我像访问图形 Assets 的位置一样频繁地访问和修改它们时。我想删除同步开销。更好的是，我想完全消除函数调用开销。

private int xpos;
private int bufxpos;
...

public void finalize()
{
    bufxpos = xpos;
    ...
}

使用锁，我可以让线程相互等待，然后在对象未被访问或修改时调用 finalize()。在这个快速缓冲步骤之后，两个线程都可以自由地对对象进行操作，一个修改/访问 xpos，一个访问 bufxpos。

我已经使用类似的方法取得了成功，该方法将信息复制到第二个对象中，并且每个线程都作用于一个单独的对象。然而，在上面的代码中，这两个成员仍然是同一个对象的一部分，当我的两个线程同时访问该对象时，即使作用于不同的成员，也会发生一些有趣的事情。不可预测的行为、幻影图形对象、屏幕位置的随机错误等。为了验证这确实是一个并发问题，我在一个线程中运行了两个线程的代码，它完美地执行了。

我希望性能高于一切，我正在考虑将关键数据缓冲到单独的对象中。我的错误是由同一对象的并发访问引起的吗？有没有更好的并发解决方案？

编辑:如果您怀疑我对性能的评估，我应该给您更多的背景信息。我的引擎是为 Android 编写的，我用它来绘制成百上千个图形资源。我有一个单线程解决方案，但自从实现多线程解决方案以来，我发现性能几乎翻了一番，尽管存在幻象并发问题和偶尔未捕获的异常。

编辑:感谢关于多线程性能的精彩讨论。最后，我能够通过在工作线程处于 hibernate 状态时缓冲数据来解决问题，然后允许它们在对象中各自处理自己的数据集。

Answer 1

如果您只处理单个基元，例如 AtomicInteger，它具有类似 compareAndSet 的操作，很棒。它们是非阻塞的，您可以获得大量的原子性，并在需要时回退到阻塞锁。

要以原子方式设置访问变量或对象，您可以利用 non-blocking锁，退回到传统锁。

但是，从您在代码中的位置向前迈出的最简单的一步是使用 synchronized 但不是使用隐式 this 对象，而是使用几个不同的成员对象，一个每个需要原子访问的成员分区:synchronized(partition_2) {/* ... */}, synchronized(partition_1) {/* ... */} 等，您有成员 private Object partition1;、private Object partition2; 等。

但是，如果成员不能分区，那么每个操作都必须获得一个以上的锁。如果是这样，请使用前面链接的 Lock 对象，但要确保所有操作都以某种通用顺序获取所需的锁，否则您的代码可能会死锁。

更新:如果即使 volatile 对性能造成 Not Acceptable 影响，也许真的不可能提高性能。您无法解决的基本方面是互斥必然意味着与内存层次结构的实质性好处进行权衡，即。 e.缓存。最快的每处理器核心内存缓存无法保存您正在同步的变量。处理器寄存器可以说是最快的“缓存”，即使处理器足够复杂以保持最近的缓存一致，它仍然排除了将值保存在寄存器中的可能性。希望这可以帮助您了解它是性能的基本障碍，并且没有魔杖。

在移动平台的情况下，出于对电池生命周期的考虑，该平台被故意设计为不让任意应用程序尽可能快地运行。让任何一个应用程序在几个小时内耗尽电池都不是优先事项。

考虑到第一个因素，最好的办法是重新设计您的应用，这样它就不需要太多的互斥——考虑不一致地跟踪 x-pos，除非两个对象彼此靠近，比如在 10x10 范围内盒子。因此，您锁定了 10x10 框的粗网格，只要其中有一个对象，您就会不一致地跟踪位置。不确定这对您的应用是否适用或有意义，但这只是传达算法重新设计精神的示例，而不是寻找更快的同步方法。