java併發簡述

時間 2019-12-02

標籤 java 併發簡述欄目 Java 简体版

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1.爲何要用到併發？

一個程序內部能擁有多個線程並行執行。一個線程的執行能夠被認爲是一個CPU在執行該程序。當一個程序運行在多線程下，就好像有多個CPU在同時執行該程序。這原本是件好事，多線程執行，大大提升了咱們的程序運行效率。
但使人頭疼的多線程安全問題，也隨之而來。若是一個線程在讀一個內存時，另外一個線程正向該內存進行寫操做，那進行讀操做的那個線程將得到什麼結果呢？是寫操做以前舊的值？仍是寫操做成功以後的新值？或是一半新一半舊的值？

或者，若是是兩個線程同時寫同一個內存，在操做完成後將會是什麼結果呢？** 是第一個線程寫入的值？仍是第二個線程寫入的值？仍是兩個線程寫入的一個混合值？
所以如沒有合適的預防措施，任何結果都是可能的。並且這種行爲的發生甚至不能預測，因此結果也是不肯定性的。

因此綜合而言，學習併發編程有最重要的2點。
 一、理解併發編程原理，便於咱們更好的提升CPU的使用率，加快任務執行速度，下降系統響應時間；
 二、運用好併發編程能幫咱們很好地解決多線程安全問題；
複製代碼

併發編程在必定程度上離不開多核CPU的發展。隨着單核CPU的研發已經不能遵循「摩爾定律」（摩爾定律是硬件發展的觀測定律，另外還有基於「摩爾定律」的「反摩爾定律」，不過「反摩爾定律」是軟件領域的定律，有興趣的能夠自行了解），硬件工程師們爲了進一步提高計算速度，而不是再追求單獨的計算單元，而是將多個計算單元整合到了一塊兒，也就是造成了多核CPU。短短十幾年的時間，家用型CPU,好比Intel i7就能夠達到4核心甚至8核心。而專業服務器則一般能夠達到幾個獨立的CPU，每個CPU甚至擁有多達8個以上的內核。算法

所以，「摩爾定律」彷佛在CPU核心擴展上繼續獲得體驗。而在多核的CPU的背景下，催生了併發編程的趨勢，通併發編程的形式能夠將多核CPU的計算能力發揮到極致，性能獲得提高。數據庫

在特殊的業務場景下先天的就適合於併發編程。好比在圖像處理領域，一張1024X768像素的圖片，包含達到78萬6千多個像素。即時將全部的像素遍歷一邊都須要很長的時間，面對如此複雜的計算量就須要充分利用多核的計算的能力。編程

另外在開發購物平臺時，爲了提高響應速度，須要拆分，減庫存，生成訂單等等這些操做，就能夠進行拆分利用多線程的技術完成。面對複雜業務模型，並行程序會比串行程序更適應業務需求，而併發編程吻合更能這種業務拆分正是由於這些優勢，使得多線程技術可以獲得重視，也是一名CS學習者應該掌握的：安全

充分利用多核CPU的計算能力;bash
方便進行業務拆分，提高應用性能服務器

2.併發編程有哪些缺點？

2.1 頻繁的上下文切換時間片是CPU分配給各個線程的時間，由於時間很是短，因此CPU不斷經過切換線程，讓咱們以爲多個線程是同時執行的，時間片通常是幾十毫秒。多線程

每次切換時，須要把當前的狀態保存起來，以便可以進行恢復先前狀態，而這個切換行爲很是損耗性能，過於頻繁切換反而沒法發揮出多線程編程的優點。一般減小上下文切換能夠採用無鎖併發編程、 CAS算法、使用最少的線程和使用協程。併發

無鎖併發編程：能夠參照的ConcurrentHashMap鎖分段的思想，不一樣的線程處理不一樣段的數據，這樣在多線程競爭的條件下，能夠減小上下文切換的時間。app

CAS算法，利用原子下使用CAS算法來更新數據，使用了樂觀鎖，能夠有效的減小一部分沒必要要的鎖競爭帶來的上下文切換異步

使用最少線程：避免建立不須要的線程，好比任務不多，可是建立了不少的線程，這樣會形成大量的線程都處於等待狀態

協程：在單線程裏實現多任務的調度，並在單線程裏維持多個任務間的切換

因爲上下文切換是個相對比較耗時的操做，因此在「Java的併發編程的藝術」一書中有過一個實驗，併發累加未必會比串行累加速度快。

2.2 線程的安全性問題

多線程編程中最難以把握的就是臨界區線程安全問題，稍微不注意就會出現死鎖的狀況，一旦產生死鎖就會形成系統功能不可用。

public class DeadLockDemo {

    private static String demo_a = "A";
    private static String demo_b = "B";

    public static void main(String[] args) {
        deadLock();
    }

    public static void deadLock() {

        Thread thread_a = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (demo_a){
                    System.out.println("get demo a");

                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                        synchronized (demo_b){
                            System.out.println("get demo b");
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }


            }
        });


        Thread thread_b = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (demo_b){
                    System.out.println("get demo b");
                    synchronized (demo_a){
                        System.out.println("get demo a ");
                    }
                }
            }
        });


        thread_a.start();
        thread_b.start();
    }
}

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