什么是并发编程?

阳光穿透心脏的1/2处 2021-12-13 04:42 326阅读 0赞

**前言并发编程的目的是为了提高程序的执行速度.但是并不意味着启动更多的线程会达到更好的并发效果,并发编程还会引起死锁 , 上下文频繁切换 , 线程不安全等问题.该问题主要介绍几种并发引来的问题及解决方案**

### 一.上下文切换 ###

#### 1.1什么是上下文切换? ####

无论是单核还是多核cpu都是支持多线程执行代码的,cpu通过给每一个线程分配时间片,只有拿到时间片的线程才可以执行,通常时间片很短只有几十ms,让我们感觉是多个线程在并行操作.

#### 1.2多线程一定快吗? ####

我们通过以下代码对比两者的执行速度

public class ConcurrentTest {
        private final static long times = 100000000;
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            concurrent();
            serial();
        }
        private static void concurrent() throws InterruptedException {
            long start = System.currentTimeMillis();
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    long a = 0;
                    for (int i = 0 ; i < times;i++) {
                       a++;
                    }
                }
            });
            thread.start();
            long b = 0;
            for (int j = 0 ; j < times;j++ ){
                b++;
            }
            thread.join();
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("concurrent cost:" +(end - start));
        }
    
        private static void serial() {
            long start = System.currentTimeMillis();
            long a = 0;
            for (int i = 0 ; i < times;i++) {
                a++;
            }
            long b = 0;
            for (int j = 0 ; j < times;j++ ){
                b++;
            }
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("serial cost:" +(end - start));
    
        }
    }

从数据上发现,循环次数少时串行速度快,多时并行快,这是为什么呢?因为线程的创建与销毁和上下文切换带来的额外开销

#### 1.3如何查看上下文切换? ####

可通过vmstat 查看上下文切换

#### 1.4如何减少上下文切换? ####

*  无锁编程 : 将处理的数据hash处理或取余等
 *  CAS算法: juc 下的atomic包
 *  减少使用线程
 *  协程:单线程多任务调度(原生的java默认不支持,可引入其他框架)

#### 1.5如何线上排查处理上下文切换 ####

1.  使用jstack获取线程信息
2.  统计所有线程分别处于什么状态
3.  打开dump文件查看处于WAITING的线程在做什么
4.  减少JBOSS的工作线程数
5.  重启JBOSS

#### 二.死锁 ####

当多线程对共享资源同时抢夺时,可能会因为相互等待资源释放,造成死锁

public class DeadLock {
        static class Q {}
        static class D {}
        private static Q q = new Q();
        private static D d = new D();
        public static void main(String[] args)  {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    synchronized (q) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了Q");
                        try {
                            Thread.sleep(3);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        synchronized (d) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了D");
                        }
                    }
                }
            }).start();
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    synchronized (d) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了D");
                        try {
                            Thread.sleep(3);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        synchronized (q) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了Q");
                        }
                    }
                }
            }).start();
        }
    }