48. Влияние синхронизации на производительность и рекомендации по ее повышению

Несмотря на всю важность синхронизации потоков, применение этого средства сопряжено со значительными рисками снижения производительности, которые ниже частично обсуждаются на примере как однопроцессорных, так и многопроцессорных (SMP) систем. У возможных альтернативных решений имеются собственные достоинства и недостатки. Например, объекты CRITICAL_SECTION (CS) и мьютексы обладают почти одинаковыми свойствами и решают одну и ту же фундаментальную задачу. Вообще говоря, наиболее эффективным механизмом блокирования являются объекты CS, хотя это справедливо не во всех ситуациях.Кроме того,объекты CS менее удобны в работе по сравнению с мьютексами. В некоторых случаях достаточно использовать функции взаимоблокировки потоков, а при тщательном проектировании и реализации приложения иногда можно вообще обойтись без использования объектов синхронизации.Использование синхронизации в программах может и будет ухудшать их производительность, и в этом отношении следует быть особенно осмотрительным в случае SMP-систем. 

Многопоточные приложения предоставляют значительные программные преимущества, включая возможность использования более простых моделей программирования и повышение быстродействия программ. Вместе с тем, существует ряд факторов, которые способны оказывать на производительность заметное отрицательное влияние, с трудом поддающееся прогнозированию, причем характер этого влияния может быть различным на различных компьютерах, даже если на них и выполняются одни и те же версии Windows. Некоторые простые рекомендации, суммирующие сведения, изложенные в настоящей главе, помогут вам минимизировать эти риски.

• Критически относитесь к аргументации предположительного и теоретического характера, касающейся вопросов производительности, которая часто звучит убедительно, но на практике оказывается ошибочной. Проверяйте предположения на простых прототипах программ, таких как TimedMutualExclusion, или проверяйте их действенность на альтернативных вариантах реализации своего приложения.

• Используйте для тестирования производительности приложений как можно более широкий круг систем из числа тех, которые доступны вам. Полезно запускать программу с использованием самых различных конфигураций памяти, типов процессоров, версий Windows и количества процессоров. 

• Блокирование потребляет значительные системные ресурсы; пользуйтесь этим средством лишь при настоятельной необходимости. Предоставляйте возможность удержания (владения) мьютекса или объекта CS строго в пределах лишь необходимого времени. Варьирование параметров задержки или точек "засыпания" демонстрирует снижение производительности с увеличением длительности периодов блокирования.

• Используйте различные мьютексы для различных ресурсов, чтобы уменьшить степень детализации блокировок настолько, насколько это возможно. В частности, старайтесь не использовать глобальные блокировки.

• Условия высокой состязательности между блокировками затрудняют достижение высокой производительности. Чем выше частота блокирования и разблокирования потоков, тем заметнее снижается производительность. Ухудшение производительности с увеличением количества потоков может быть очень резким, заметно отклоняясь от простой линейной зависимости.

• Объекты CS предоставляют эффективный упрощенный механизм блокирования при небольшом количестве конкурирующих потоков, но в некоторых случаях мьютексы обеспечивают лучшую производительность. При использовании объектов CS в критических по отношению к производительности SMP-приложениях возможно настройка производительности с помощью спин-счетчиков.