【Java学习笔记（一百二十四）】之并发编程的主要问题

痛定思痛。 2023-10-07 15:51 8阅读 0赞

#### 文章目录 ####

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     *  一． 并发编程的主要问题
     *   *  （一） 概述
         *  （二） 上下文切换
         *   *  1. 概述
             *  2. 减少上下文切换
             *   *  （1） 无锁并发
                 *  （2） CAS
                 *  （3） 使用最少线程
                 *  （4） 协程
             *  3. jstack使用
         *  （三） 死锁
         *  （四） 资源限制问题
         *   *  1. 硬件资源限制
             *  2. 软件资源限制

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### 一． 并发编程的主要问题 ###

#### （一） 概述 ####

并发编程的目的是让程序运行地更快，通过多线程执行任务可以让程序运行地更快，但是会有很多的挑战，如上下文切换问题，死锁的问题，以及受限于硬件和软件的资源限制问题。

#### （二） 上下文切换 ####

##### 1. 概述 #####

即时是单核CPU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，CPU通过不断地切换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的。上下文切换指的就是CPU在切换时间片时，会保存上一个任务的状态，以便下一次直接加载，任务从保存到加载的过程就是一次上下文切换，会影响线程的执行速度。

##### 2. 减少上下文切换 #####

减少上下文切换的方式有无锁并发编程，CAS算法，使用最少线程和使用协程。

###### （1） 无锁并发 ######

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。

###### （2） CAS ######

Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，不需要加锁。

###### （3） 使用最少线程 ######

避免创建不需要的线程，不然会有很多线程处于等待状态，减少上下文切换次数，因为每次从等待状态到RUNNABLE状态都会进行一次上下文切换。

###### （4） 协程 ######

在单线程里实现多任务的调度，在单线程里维持多个任务间的切换。

##### 3. jstack使用 #####

使用自带的jstack命令来dump线程信息，可以直接查询某个进程中的线程的状态。如发现其中WAITING状态的线程过多，可以通过减少该进程的线程池数量来减少上下文切换次数。

#### （三） 死锁 ####

避免死锁的方法：

1. 避免一个线程同时获取多个锁；

2. 避免一个线程在锁内同时占用多个资源；

3. 尝试使用定时锁，lock.tryLock(timeout)；

4. 对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接中，否则会出现解锁失败的问题；

#### （四） 资源限制问题 ####

##### 1. 硬件资源限制 #####

带宽的上传和下载速度，硬盘读写速度和CPU的处理速度，可以考虑使用集群并行执行程序，不同的机器处理不同的数据。

##### 2. 软件资源限制 #####

数据库的连接数和socket连接数问题，考虑使用资源池将资源复用，如数据库连接池和socket连接复用，不需要每次连接时再创建和关闭连接。

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