第一章-并发编程的挑战

并发编程目的是让程序运行的更快。并不是启动更多的线程就能让程序最大限度的执并发执行。并发编程时,如果想通过多线程执行任务让程序执行的更快,会有很多挑战。比如:

  • 上下文切换问题
  • 死锁问题
  • 受限于软件和硬件资源
1.1 - 上下文切换 【第一章-并发编程的挑战】单核处理器也能支持多线程执行代码。CPU给每个线程分配cpu时间片来实现这个机制。时间片是CPU分配给每个线程的执行时间,时间非常短(一般几十ms),所以通过不停的切换线程执行,所以感觉多线程是同时执行的。
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,保存这个任务的状态,然后切换到下一个任务。 保存状态是为了下次切换到这个任务的时候,可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

1.1.1 - 测试上下文切换次数和时长 通过工具测量上下文切换带来的消耗:
  1. Lmbench3测量上下文切换时长
  2. vmstat测量上下文切换次数 vmstat 1
1.1.2 - 减少上下文切换 方法有:
  1. 无锁并发编程
    多线程竞争锁,会引起上下文切换。所以多线程处理数据时,可以使用其他办法来避免使用锁。比如,id按照hash算法取模分段,不同的线程处理
    不同的数据。
  2. cas算法
    Java的Atomic包使用cas算法来更新数据,不需要加锁
  3. 使用最少线程
    避免创建不需要的线程。比如任务少,但创建了很多线程来处理。造成大量线程都处于等待状态。
  4. 协程
    在单线程里实现多任务调度,在单线程里维持多个任务间的切换
1.2 - 死锁 避免死锁的几个常见办法:
  1. 避免在一个线程同时获取多个锁
  2. 避免一个线程在锁内同时占用多个资源,尽量保证一个锁只占用一个资源
  3. 尝试使用定时锁,使用lock.tryLock(timeout)来替代内部锁机制

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