并发编程学习笔记(一)------并发编程的挑战 向右看齐 2021-12-14 11:59 297阅读 0赞 注明: 参考书作者:方腾飞 魏鹏 程晓明 参考书目:《Java 并发编程的艺术》 # 上下文切换 # 1.什么是上下文切换? 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。但是在切换前会保存一个任务的状态,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。 2.如何减少上下文切换? 我们知道,频繁地切换上下文会影响多线程的执行速度,甚至于在一定执行次数内,并发执行效果还不如串行执行。当并发执行累加操作不超过百万次时,速度会比串行执行累加操作要慢。 减少上下文切换的方法有以下几种: * 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,任务很少的时候创建很多线程,必然会造成很多线程资源的浪费 * 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 # 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 public void run() { synchronized (A){ try{ Thread.currentThread().sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (B){ System.out.println("1"); } } } }); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (B){ synchronized (A){ System.out.println("2"); } } } }); t1.start(); t2.start(); } } 可以看到当t1进入synchronized(A)且t2进入synchronized(B)时,t1锁定资源A,t2锁定资源B 接着t1要进入synchronized(B)且t2要进入synchronized(A)时,t1会等待t2释放B,t2会等待t1释放A,这时就发生了死锁。双方锁定着对方要请求的资源,互不想让,就造成了死锁。 避免死锁的几个方法: * 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中,否则会出现解锁失败的情况 # 资源限制 # 1.资源限制是什么? 资源限制就是指在进行并发编程时,程序的执行速度受限于计算机硬件资源或软件资源。 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。 2.如何解决资源限制问题? 对于硬件资源限制,可以通过集群的方式来解决。可以根据算法,将不同类的数据交于不同的机器执行。 对于软件资源限制,可以通过资源池的资源复用。比如使用连接池将数据库和Socket连接复用。
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