并发编程学习(6) —— 线程的安全问题、活跃问题和性能问题

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-02-25 04:58 129阅读 0赞

并发编程中我们注意的方面有很多，但是最主要的还是这三个方面：**安全性问题、活跃性问题、性能问题。**

## 安全性问题 ##

线程安全是什么？其实简单来说就是\*\*线程能按照我们的期望来执行。\*\*但是在并发编程中却没那么美好，在[并发编程学习(2) —— 并发编程Bug源头][2_ _ _Bug]中我们介绍了并发Bug的主要源头:

1.  可见性
2.  原子性
3.  有序性

一般在**存在共享变量并且该变量会改变，同时有至少一个线程写这个变量**这种情况下才会考虑这三种情况，也可以称这种情况为**数据竞争**。除此之外，**程序的执行结果是依赖于线程执行的顺序**，也就是所谓的**竞态条件**，下面用代码来举例：

public class ThreadTest { 
        int values = 0;
        
        sychronized int getValues(){ 
            return values;
        }
        
        sychronized void addOne(){ 
            values += 1;
        }
    }

如果有两个线程同时调用get()+1，最终values的结果不是2，而是1，因为synchronized只能保证get()这个操作的安全性，不能保证get()+1这个组合操作的安全性，因此只有当线程串行化时就能解决这些问题，JAVA的解决方法里就提供了锁。

## 活跃性问题 ##

活跃性问题指的是**线程因为某种原因而导致无法执行下去**。线程的活跃性问题除了前面介绍的**死锁**外，还有**活锁**和**饥饿**。

#### 活锁 ####

比起死锁那种你我互不相让的情况，活锁就是双方互相其谦让引起的冲突。现实中有甲乙两个人，做什么都互相谦让，你从东门出我在西门出，但有一天，在甲乙两人在路上碰到，甲往左侧挪想让乙先过，乙往右侧挪想让甲先过，这样就会造成相撞，在现实中甲乙能够通过沟通来解决这种情况，但在程序中，只会继续相撞下去，造就成所谓的**活锁**。

那么怎么解决活锁？最好的方法就是设置一个**等待随机时间**，甲乙相撞各自设置一个等待随机时间，甲乙在各自的随机时间结束后挪到另一方，这样就能解决活锁问题。

#### 饥饿 ####

引起饥饿问题最主要的是**线程的优先级**。优先级低的线程很多时候会被优先级高的线程取代，造成优先级低的永远无法执行，造成“饥饿”。另外长时间持有锁也会造成“饥饿”问题。

那么解决饥饿的方法有以下三种：

1.  避免持有锁长时间的执行。
2.  公平的分配资源。
3.  保证资源充足

## 性能问题 ##

性能问题主要考察的是程序三个方面：

1.  并发量：同一时刻处理多个请求，并发量越多，延迟也越多。
2.  吞吐量：单位时间内处理的请求数量越高性能越好。
3.  延迟：从发出请求到响应的时间。一般时间越短性能越好。

## 总结 ##

在一开始只想提高CPU使用率，到后来优化后带来的种种问题，说明很多东西都有两面性，并不是所有优化后带来的效果会比优化前好，同时还要考量优化后可能带来问题，如何规避这些问题都是非常重要的。

[2_ _ _Bug]: https://blog.csdn.net/weixin_38168947/article/details/88145891