并发编程的目的是让程序运行的更快,同时提高CPU等硬件的使用率。但是,并不是启动更多的线程就能让程序最大限度的执行。在进行并发编程时,如果希望通过多线程执行任务让程序运行的更快,会面临非常多的挑战。
1.1上下文切换
上下文切换:CPU通过分配时间片来控制线程的执行,当一个时间片用完或者遇到锁时,CPU会切换到其他线程,但是会保存当前任务的状态,以便重新再次运行此线程时可以从停止时的状态继续运行。一个线程从暂停到再运行的过程就是一次上下文切换。
如何避免上下文切换?
-
无锁编程
多线程并发竞争锁时,由于同一时间只会有一个线程获得锁,那么其他线程就会放弃CPU的执行权直到获取到锁,所以多线程一起协作处理数据时,避免使用锁,可以采用分片的思想,将数据分片,不同的线程处理不同的数据,避免锁竞争。
-
CAS算法
简单的int、boolean多线程并发执行时使用jdk的atomic原子类来代替锁使用。
-
使用最少线程
一个线程最少处理一个任务,避免创建无用的线程空等待。
-
协程
在单线程内实现多任务的调度,并在单线程内维持多个任务的切换。
1.2死锁
死锁:有a,b两个锁,有A,B两个线程,A先获得了a锁,没有释放,B先获得了b锁,没有释放,此时A执行了一段代码后又想获取b锁,但是由于B线程获得了b锁,只能等待B线程是否b锁,同时没有是否a锁,恰巧此时B线程也想获得a锁,但是由于A线程持有a锁,也只能等待A线程释放a锁,这样就导致了死锁的出现。
示例:
public static void main(String[] args) {
final Object a = new Object();
final Object b = new Object();
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (a) {
try {
System.out.println("threadA has lock a");
Thread.sleep(1000L);
synchronized (b) {
System.out.println("threadA-lock b");
}
} catch (Exception e) {
}
}
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (b) {
try {
System.out.println("threadB-lock b");
Thread.sleep(1000L);
synchronized (a) {
System.out.println("threadB-lock a");
}
} catch (Exception e) {
}
}
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
避免死锁的方式:
- 避免单个线程获取多个锁
- 尝试使用定时锁
- 尝试使用tryLock(long timeout)来获取锁
- 对于数据库锁,加锁和解锁必须在一个数据库连接里
- 加锁一定要记得释放锁,且加锁的次数一定和解锁的次数相同。在finally中执行解锁
网友评论