Java并发编程的艺术(1)并发编程的挑战

为什么要并发编程

并发编程的目的是为了让程序运行得更快。并发编程会遇到的问题,上下文切换问题,死锁问题,以及受限于硬件和软件的资源限制问题。

上下文切换

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,在切换前会保留上一个任务的状态,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。

如何减少上下文切换

(1)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,不同线程处理不同段的数据。
(2)CAS算法: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,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
(4)协程:在单线程里实现多任务调度,并在单线程里维持多个任务间的切换。

死锁

线程t1和线程t2互相等待对方释放锁,造成某些功能不能使用,一旦出现死锁,业务是可以感知的,因为u不能继续提供服务了,可以通过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

(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,尽量保证每个锁只占用一个资源
(3)尝试使用定时所,使用lock.tryLock(timeout)来代替使用内部锁机制
(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

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