高併發下Java多線程編程基礎

Java線程同步與異步
線程池
無鎖化的實現方案
分佈鎖的實現方案

分享的目的：

進一步掌握多線程編程和應用的技巧，但願對你們在平時的開發中應對高併發編程有所幫助

Java線程同步與異步

1. 同步相關的方法有

wait, notify, notifyAll

2. 關鍵字

synchronized

3. JDK鎖的框架

AQS (AbstractQueuedSynchronizer)

4. AQS的實現類

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock
java.util.concurrent.CountDownLatch
java.util.concurrent.Semaphore

5. 例子——兩個線程交替打印出100之內的奇數和偶數

主程序：

輸出結果示例：

...
...
...

思考：

讀者能夠用兩種其它方法實現，加深本身對Java線程同步和互斥的理解
用 ReentrantLock？
仍是用wait和notify ？

線程池

做用:

控制線程併發數量，通常用在控制單機併發度上, 也是實現流控的一種方案；

實現原理:

1. 參數含義

corePoolSize： 核心線程的數量, 在CPU密集型和IO密集型的任務中，這個參數的設置不太同樣：

在CPU密集型的應用中：

一般這個參數被設置爲： 機器cpu核數-1, 例如機器有4個核，這個參數就被設置爲3, 這樣作的即兼顧了最大的併發度，又兼顧了其它非重要的核心任務的執行；

在IO密集的任務中：

一般這個參數被設置爲機器cpu核數*（1.5 - 3）,具體狀況還須要根據實際業務狀況進行壓測比較，而後再給出最優的值；

maximumPoolSize： 最大核心線程的數量
poolSize： 當前線程的數量

當用戶向線程池中新提交一個線程的時候，會有以下狀況：

狀況1.

若是當前線程池中線程的數量小於corePoolSize, 就會建立一個新的線程, 並添加到線程池中;

狀況2.

若是當前線程池中線程的數量等於corePoolSize, 而且等待隊列中尚未滿，則把當前用戶添加的線程對象放在等待隊列中;

狀況3.

若是當前線程池中線程的數量大於等於corePoolSize而且小於maximunPoolSize，而且等待隊列已經滿，則建立一個新的線程，並添加到線程池中;

狀況4.

若是當前線程池中線程的數量等於maximunPoolSize, 則會根據線程建立線程時候的拒絕策略，進行相應的處理;

2. java線程對象中run方法和start方法的區別:

2.1 線程對象直接調用run方法，JVM是不會有感知，是不會直接產生一個新的線程, 此時程序運行的方式依然是串行的;

2.2 線程對象直接調用start方法，JVM纔會有感知，會產生一個新的線程， 此時纔會產生併發多線程;
線程池正是充分利用了run方法和start的區別來實現線程的複用；

3. 線程池的核心代碼

下面均是以jdk1.6的線程池的源碼，jdk1.7和jdk1.8線程池實如今上有些變化，但核心思想不變，有興趣能夠本身去研究

提交線程的核心代碼：

執行用戶任務的核心代碼：

無鎖化的實現方案

用線程池的方案

1. netty的reactor線程模型，參考netty官方或網上相關的資料

2. 異地機房數據庫之間的數據同步：

用表名+主鍵名作hash ，hash值相同的記錄被寫到同一個Kafka的Partition中去，假設一個Partition用一個線程進行消費， 這樣不一樣線程之間寫入目標數據庫的時候，就不會存在數據庫行鎖的競爭關係，間接實現了無鎖化的操做, 即線程之間並行，線程內部串行, 以下圖所示;

用CAS的命令

1. JDK中各類類型值的原子操做

AtomicInteger
AtomicLong
AtomicBoolean

2. jdk中各類鎖的實現, 本質也是volitate變量+CAS

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
java.util.concurrent.Semaphore
java.util.concurrent.CountDownLatch

分佈鎖的實現方案

1. tair

incr和decr操做，至關因而樂觀鎖

2. Redis/memcache

setNx命令

3. Zookeeper

充分利用watcher機制，建立臨時結點，誰建立成功，誰就得到當前的鎖

4. 數據庫：利用數據庫的行鎖

// 加鎖SQL
update trade_base set status = 1 where trade_no=「XXX」 and status = 0；
// 解鎖SQL
update trade_base set status = 0 where trade_no=「XXX」 and status = 1；
注意trade_base表上一要有trade_no的列的惟一索引

固然具體用那種分佈鎖，還須要結合業務自身的須要，通常來講，在併發量不是別大，數據庫徹底能夠扛得住的狀況下，用數據庫實現分佈鎖最快，最方便，並且性能的損失也很是地小；

固然如今不少場景下，都是分庫分表，而且加鎖和解鎖分別都隻影響一行，對數據庫來講，加鎖和解鎖的 sql也是很是輕量的sql操做，所以在性能損失上不用過多的擔憂。

本文做者：友德

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