并发编程的目的与挑战
并发编程的目的是为了让程序运行得更快。启动更多的线程并不一定就能让程序最大限度地并发执行。
希望通过多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
硬件和软件的资源限制问题
上下文切换
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。
上下文切换也会影响多线程的执行速度。
如何减少上下文切换
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。
使用协程：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
死锁的简述：就是俩个线程相互持有对方需要的资源，并且又同时等待对方释放资源，导致俩个线程相互僵持，谁也不肯让谁。
死锁的定义：死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
我们可以通过一个小故事理解死锁。就是指有两个人他们在一起吃饭，但是呢，筷子不够，A这个人有一支筷子，B这个人也有一支筷子，假如A要吃饭的时候，B把筷子给了A，这样A就吃上了饭，同理B要吃饭的时候，A把筷子给了B，这样B也吃上了饭，如果要是这样的话，就没有我们什么事了，但是有一天，有一道菜非常好吃，A、B都想先吃，A向B拿筷子，B也先向A拿筷子。两人都不愿意把筷子给对方，那只能一直耗着，等着，那么我们就可以说他们两个死锁了。
死锁程序
那么如何使用java来编写一个死锁程序呢。简单来说就是在同步代码块中嵌套同步代码块，两个同步代码块应用了两个不同的锁。A线程的第一个同步代码块用到了锁A，第二个同步代码块用到了锁B。B线程第一个同步代码块用到了锁B，第二个同步代码块用到了锁A。这样当A线程运行的时候先用了锁A，还没有用到锁B的时候，B线程也启动了，用到了锁B,这时A线程要用锁B，然而这时B线程却已经占用了锁B,而B线程继续运行需要锁A，可是A线程已经占用了锁B，这样话，这两个线程就出现了死锁。
示例
package com.zsh;
/**
* 死锁:就是同步代码块中嵌套另外一个同步代码块
*
* @author 小行
*
*/
public class DeadLockDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建两个线程
DeadLockThread dlt1 = new DeadLockThread(false);
DeadLockThread dlt2 = new DeadLockThread(true);
// 启动线程
new Thread(dlt1).start();
new Thread(dlt2).start();
}
}
class DeadLockThread implements Runnable {
// 标记变量
private boolean flag;
public DeadLockThread(boolean flag) {
super();
this.flag = flag;
}
public void run() {
// dlt1线程执行该方法
if (flag) {
synchronized (ThreadLock.locka) {
System.out.println("if locka!");
synchronized (ThreadLock.lockb) {
System.out.println("if lockb!");
}
}
} // dlt2线程执行该方法
else {
synchronized (ThreadLock.lockb) {
System.out.println("else lockb!");
synchronized (ThreadLock.locka) {
System.out.println("else locka!");
}
}
}
}
}
class ThreadLock {
static Object locka = new Object();
static Object lockb = new Object();
}
程序运行之后会出现死锁的情况，希望大家可以通过这个例子深入理解死锁。
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。
资源限制的挑战
硬件资源限制有带宽的上传/下载速度、硬盘读写速度和CPU的处理速度。
软件资源限制有数据库的连接数和socket连接数等。
如何解决资源限制的问题
对于硬件资源限制，可以考虑使用集群并行执行程序。比如使用ODPS、Hadoop或者自己搭建服务器集群。
对于软件资源限制，可以考虑使用资源池将资源复用。比如使用连接池将数据库和Socket连接复用，或者在调用对方webservice接口获取数据时，只建立一个连接。
在资源限制情况下进行并发编程
根据不同的资源限制调整程序的并发度，比如下载文件程序依赖于两个资源——带宽和硬盘读写速度。有数据库操作时，涉及数据库连接数，如果SQL语句执行非常快，而线程的数量比数据库连接数大很多，则某些线程会被阻塞，等待数据库连接。
了解更多关注我哟！！！
