Java并发系列—并发编程的挑战

内容简介：Java并发系列—并发编程的挑战

并发编程的目的是为了让程序运行得更快，但并不是启动更多的线程就能让程序最大限度地并发执行。在进行并发编程时，如果希望通过过线程执行任务让程序运行得更快，会面临非常多的挑战，比如上下文切换的问题、死锁的问题，以及受限于硬件和软件的资源限制问题。

上下文切换

即使是单核处理器也支持多线程执行代码,CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现这个机制。时间片是CPU分配给各个线程的时间，因为时间片非常短，所以CPU通过不停地切换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒(ms)。

CPU通过时间片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务。但是,在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态。所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

上下文切换会影响多线程的执行速度，减少上下文切换的方法有无锁并发编程、CAS算法、使用最少线程和使用协程。

• 无锁并发编程

  多线程竞争锁时，会引起上下文切换，所以多线程处理数据时，可以用一些办法来避免使用锁，如将数据的ID按照Hash算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据。

• CAS算法

  Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。

• 使用最少线程

  避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量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。

死锁

锁是个非常有用的工具，运用场景非常多，因为它使用起来非常简单，而且易于理解。但同时它也会带来一些困扰，那就是可能会引起死锁，一旦产生死锁，就会造成系统功能不可用。

死锁代码示例：

public class DeadLock{

    private Object lockOne = new Object();

    private Object lockTwo = new Object();


    public void methodOne() {
        synchronized (lockOne){
            try {
                Thread.sleep(5000l);
            } catch (InterruptedException e) {
              //
            }
            methodTwo();
        }
    }


    public void methodTwo() {
        synchronized (lockTwo){
            try {
                Thread.sleep(5000l);
            } catch (InterruptedException e) {

            }
            methodOne();
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        DeadLock deadLock = new DeadLock();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                deadLock.methodOne();
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                deadLock.methodTwo();
            }
        }).start();
    }
}

一旦出现死锁，业务是可感知的，因为不能继续提供服务了，那么只能通过dump线程查看到底是哪个线程出现了问题。避免死锁的几个常见方法：

• 避免一个线程同时获取多个锁

• 避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证每个锁只占用一个资源。

• 尝试使用定时锁，使用lock.tryLock(timeout)来替代使用内部锁机制。

• 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。

以上所述就是小编给大家介绍的《Java并发系列—并发编程的挑战》，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持！

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