Android性能优化指南：深入理解SMP多核处理器编程-优快云博客

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Android性能优化指南：深入理解SMP多核处理器编程

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前言

随着移动设备硬件性能的不断提升，现代Android设备普遍采用了多核CPU架构。作为开发者，我们需要理解如何在多核环境下编写高效且正确的代码。本文将深入探讨SMP（对称多处理）架构下的编程要点，帮助开发者避免常见的多线程陷阱。

SMP基础概念

什么是SMP？

SMP（Symmetric Multi-Processing，对称多处理）是一种多核CPU设计架构。与传统的单核处理器不同，SMP系统中的多个CPU核心可以并行执行任务，共享相同的内存空间。

在Android设备中，从3.0版本开始系统对多核CPU架构提供了优化支持。如今大多数Android设备都采用SMP架构，这为开发者带来了新的挑战。

为什么SMP编程更具挑战性？

竞态条件风险增加：多线程程序在不同核心上并行执行时更容易出现竞态条件
内存可见性问题：一个核心上的内存修改可能不会立即被其他核心看到
ARM架构的特殊性：ARM的SMP实现比x86更复杂，在x86上测试正常的代码可能在ARM上崩溃

内存一致性模型

理解内存一致性模型是编写正确多线程程序的基础。它描述了硬件如何保证内存访问的一致性。

顺序一致性（Sequential Consistency）

顺序一致性是最直观的内存模型：

所有内存操作每次只能执行一个
在单核CPU上，所有操作都是顺序执行的

然而，大多数SMP系统（包括ARM和x86）并不提供完全的顺序一致性保证。

ARM的弱内存排序

ARM架构采用弱内存排序模型，这意味着：

内存操作的执行顺序可能与程序顺序不同
不同核心看到的内存操作顺序可能不一致
需要显式使用内存屏障来保证特定顺序

Java多线程编程实践

volatile关键字

从Java 1.5开始，volatile提供了更强的保证：

写volatile变量相当于释放监视器锁
读volatile变量相当于获取监视器锁
编译器不会重排序volatile操作

示例：

class Counter {
    private volatile int value;
    
    public int get() {
        return value;  // volatile读
    }
    
    public void increment() {
        value++;  // 非原子操作，仍需同步
    }
}

synchronized关键字

synchronized提供互斥访问：

每个对象关联一个监视器
进入同步块前获取锁，退出时释放锁
编译器可能对同步块内的代码进行优化（如锁粗化）

双重检查锁定模式

经典的错误实现：

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

修正方案：