Java并发编程的艺术——读书笔记(一) 并发编程的挑战

第一章 并发编程的挑战

因为最近找工作,准备笔试/面试,开始尝试阅读这本书,我不常写博客,距上一次写已经过去大概一年时间了,连CSDN密码都忘了/衰,所以这次新开一个账号重新开始,希望我能坚持下去。

第一章没什么内容,我认为其目的主要是给出足够多的阅读这本书的理由,了解一些基本概念,和让新人快速适应环境吧,那,现在开始吧。

 

上下文切换

上下文:以前学习Spring的时候总是不知道上下文(context)是什么意思,后来通过查资料得知,上下文其实就是一段程序当前所处的环境,包括当前的状态等等,换个说法就是“语境”,譬如一篇文章,只抽其中的一个小段或者一句话来读,你很可能不理解是什么意思,只有放入原来的位置,根据上下段落的意思才能读懂,同样在编程过程中,一段代码单独拿出来执行是没有任何意义的,只有把它放入程序中,你才会明白这段代码起到什么作用,会达到怎样的预期效果,这个所处的环境,就是“上下文”(context)

并发肯定少不了多线程之间的切换工作,处理器会在多个线程之间切换运行,在切换到另一个线程的过程中,需要保存当前线程的状态,以便下次切回时能保证正常的运行,这就是“上下文切换”。书上原话是这么说的:

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。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。

那么我们不难想到,既然多线程情况下CPU需要不断的进行上下文切换,肯定是需要一定的开销的,如果并发执行比串行的效率高,那么这种开销就是值得的,为此书中提到了一个串行和并发执行的对比测试,通过运行某段程序n次记录运行时间来比较两者的效率,结果如下:

由此可以得出结论,并发并不是永远比串行快,在循环次数较少的情况下(百万级别以下),由于创建线程和上下文切换造成的开销,并发速度其实是不比串行的。

 

减少上下文切换的方法

书中提到了几个方法,但都只用一句话简单介绍,具体思路和实现会在后面的章节中详细描述,因此我也不过多累述,只把原文pull了下来。

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

多个线程同时运行时,难免会对共享资源进行竞争,为了保证线程之间有序执行,在一个线程获得资源后必须加锁,锁是个非常有用的工具,使用起来非常简单且易于理解,它能保证操作的原子性和可见性

  • 操作的原子性:一个线程访问一段共享资源时获取锁,直到线程释放锁之前保证其他线程不会干扰,线程对于资源的这段操作就是连续的,不可被分开的,因此称为原子性;

  • 操作的可见性:一个线程获取锁后,访问到的资源是上一个线程访问后已经更新过的资源

但同时它也可能引起死锁,比如下面这段代码

public class DeadLockDemo {
    private static String A = "A";
    private static String B = "B";
    public static void main(String[] args) {
        new DeadLockDemo().deadLock();
    }
    private void deadLock() {
    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        publicvoid run() {
            synchronized (A) {
                try { 
                    Thread.currentThread().sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (B) {
                    System.out.println("1");
                }
            }
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        publicvoid run() {
            synchronized (B) {
                synchronized (A) {
                    System.out.println("2");
                }
            }
        }
    });
    t1.start();
    t2.start();
    }
}

线程t1已获取锁A等待锁B,线程t2已获取锁B等待锁A,双方都不释放以获取的锁,就会无限的等待下去,这种现象就是死锁。

避免死锁的几个办法

  • 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。

资源限制的挑战(略)

第一章就到此结束,其中一些测试实战部分没有列出来,不过基本知识点就这么多,好久没写博客可能有些生疏,不过会继续的

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_42734874/article/details/81110381
今日推荐