1. 为什么要用到并发

通过并发编程的形式可以将多核CPU的计算能力发挥到极致,性能得到提升。 面对复杂业务模型,并行程序会比串行程序更适应业务需求,而并发编程更能吻合这种业务拆分 。 - 充分利用多核CPU的计算能力; - 方便进行业务拆分,提升应用性能

2. 并发编程有哪些缺点

2.1 频繁的上下文切换

时间片是CPU分配给各个线程的时间,因为时间非常短,所以CPU不断通过切换线程,让我们觉得多个线程是同时执行的,时间片一般是几十毫秒。而每次切换时,需要保存当前的状态起来,以便能够进行恢复先前状态,而这个切换时非常损耗性能,过于频繁反而无法发挥出多线程编程的优势。通常减少上下文切换可以采用无锁并发编程,CAS算法,使用最少的线程和使用协程。
  • 无锁并发编程:可以参照concurrentHashMap锁分段的思想,不同的线程处理不同段的数据,这样在多线程竞争的条件下,可以减少上下文切换的时间。
  • CAS算法,利用Atomic下使用CAS算法来更新数据,使用了乐观锁,可以有效的减少一部分不必要的锁竞争带来的上下文切换
  • 使用最少线程:避免创建不需要的线程,比如任务很少,但是创建了很多的线程,这样会造成大量的线程都处于等待状态
  • 协程:在单线程里实现多任务的调度,并在单线程里维持多个任务间的切换

由于上下文切换也是个相对比较耗时的操作,所以在"java并发编程的艺术"一书中有过一个实验,并发累加未必会比串行累加速度要快。 可以使用Lmbench3测量上下文切换的时长 vmstat测量上下文切换次数

2.2 线程安全

多线程编程中最难以把握的就是临界区线程安全问题,稍微不注意就会出现死锁的情况,一旦产生死锁就会造成系统功能不可用。 通常可以用如下方式避免死锁的情况: 1. 避免一个线程同时获得多个锁; 2. 避免一个线程在锁内部占有多个资源,尽量保证每个锁只占用一个资源; 3. 尝试使用定时锁,使用lock.tryLock(timeOut),当超时等待时当前线程不会阻塞; 4. 对于数据库锁,加锁和解锁必须在一个数据库连接里,否则会出现解锁失败的情况 所以,如何正确的使用多线程编程技术有很大的学问,比如如何保证线程安全,如何正确理解由于JMM内存模型在原子性,有序性,可见性带来的问题,比如数据脏读,DCL等这些问题(在后续篇幅会讲述)。而在学习多线程编程技术的过程中也会让你收获颇丰。

3. 应该了解的概念

3.1 同步VS异步

同步和异步通常用来形容一次方法调用。同步方法调用一开始,调用者必须等待被调用的方法结束后,调用者后面的代码才能执行。而异步调用,指的是,调用者不用管被调用方法是否完成,都会继续执行后面的代码,当被调用的方法完成后会通知调用者。比如,在超时购物,如果一件物品没了,你得等仓库人员跟你调货,直到仓库人员跟你把货物送过来,你才能继续去收银台付款,这就类似同步调用。而异步调用了,就像网购,你在网上付款下单后,什么事就不用管了,该干嘛就干嘛去了,当货物到达后你收到通知去取就好。

3.2 并发与并行

并发和并行是十分容易混淆的概念。并发指的是多个任务交替进行,而并行则是指真正意义上的“同时进行”。实际上,如果系统内只有一个CPU,而使用多线程时,那么真实系统环境下不能并行,只能通过切换时间片的方式交替进行,而成为并发执行任务。真正的并行也只能出现在拥有多个CPU的系统中。

3.3 阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞通常用来形容多线程间的相互影响,比如一个线程占有了临界区资源,那么其他线程需要这个资源就必须进行等待该资源的释放,会导致等待的线程挂起,这种情况就是阻塞,而非阻塞就恰好相反,它强调没有一个线程可以阻塞其他线程,所有的线程都会尝试地往前运行。

3.4 临界区

临界区用来表示一种公共资源或者说是共享数据,可以被多个线程使用。但是每个线程使用时,一旦临界区资源被一个线程占有,那么其他线程必须等待。

二、线程的状态转换以及操作

1.新建线程
一个java程序从main()方法开始执行,然后按照既定的代码逻辑执行,看似没有其他线程参与,但实际上java程序天生就是一个多线程程序,包含了:(1)分发处理发送给给JVM信号的线程;(2)调用对象的finalize方法的线程;(3)清除Reference的线程;(4)main线程,用户程序的入口。那么,如何在用户程序中新建一个线程了,只要有三种方式:

  1. 通过继承Thread类,重写run方法;
  2. 通过实现runable接口;
  3. 通过实现callable接口这三种方式,下面看具体demo。
        public class CreateThreadDemo {
        
            public static void main(String[] args) {
                //1.继承Thread
                Thread thread = new Thread() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("继承Thread");
                        super.run();
                    }
                };
                thread.start();
                //2.实现runable接口
                Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("实现runnable接口");
                    }
                });
                thread1.start();
                //3.实现callable接口
                ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
                Future<String> future = service.submit(new Callable() {
                    @Override
                    public String call() throws Exception {
                        return "通过实现Callable接口";
                    }
                });
                try {
                    String result = future.get();
                    System.out.println(result);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (ExecutionException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        
        }

扫描二维码,在手机上阅读!
最后由 BF 编辑于2018年11月08日 15:57