“快速路径”非竞争同步是什么意思？

Question

来自JCIP book 的性能和可扩展性一章：

同步机制针对非竞争性进行了优化 case(volatile 总是无争议的)，在撰写本文时， “快速路径”非竞争同步范围的性能成本 大多数系统的时钟周期为 20 到 250 个。

作者这里的fast-path无竞争同步是什么意思？

Answer 1

这里有两个不同的概念。

1. 快路径和慢路径代码
2. 非竞争和竞争同步

慢速路径与快速路径代码

这是识别机器特定二进制代码生产者的另一种方法。

对于 HotSpot VM，slow-path code 是由 C++ 实现生成的二进制代码，其中 fast-path code 表示由 JIT 编译器生成的代码。

在一般意义上，快速路径代码更加优化。全面了解JIT编译器wikipedia is a good place to start。

非竞争和竞争同步

Java 的同步构造 (Monitors) 具有所有权的概念。当一个线程试图锁定（获得所有权）监视器时，它可以被锁定（由另一个线程拥有）或解锁。

非竞争同步发生在两种不同的场景中：

1. 未锁定的监视器（所有权变得紧张）
2. 监视器已由同一线程拥有

另一方面，竞争同步意味着线程将被阻塞，直到所有者线程释放监视器锁。

回答问题

作者fast-path 无竞争同步的意思是，在最便宜的场景（无竞争同步）中最快的字节码翻译（fast-path）。

Answer 2

我不熟悉本书的主题，但一般来说，“快速路径”是一种特定的可能控制流分支，它比其他分支更有效，因此是首选，但不能处理复杂的情况。

我假设这本书是在讨论 Java 的 synchronized 块/限定符。在这种情况下，快速路径很可能是很容易检测到没有其他线程访问相同数据的路径。那么，这本书的意思是，synchronized 的实现已经过优化，以在只有一个线程实际使用对象的情况下具有最佳性能，而不是在多个线程并且必须同步的情况下实际上是他们之间的中介。

Answer 3

获取同步锁的第一步是单个易失性写入（监控所有者字段）。如果锁是无争议的，那么这就是将发生的一切。

如果锁定是有争议的，那么将会有各种上下文切换和其他机制会增加时钟周期。