《Java并发编程的艺术》——第一章总结

1.      并发编程的目的

并发编程的目的是为了让程序运行得更快，但是，并不是启动更多的线程就能让程序最大限度地并发执行。

2.      并发编程会遇到的问题

A． 上下文切换：

即使是单核处理器也支持多线程执行代码，CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现这个机制。时间片是CPU分配给各个线程的时间，因为时间片非常短，所以CPU通过不停地切换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒（ms）。

上下文切换定义：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，在切换前会保存上一个任务的状态，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。

上下文切换也会影响多线程的执行速度。

减少上下文切换的方法：

Ø  无锁并发编程

Ø  CAS算法

Ø  使用最小线程

Ø  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。

B． 死锁：

死锁定义：所谓死锁，是指多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。一旦产生死锁，就会造成系统功能不可用。

避免死锁的几个常见方法：

Ø  避免一个线程同时获取多个锁。

Ø  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。

Ø  尝试使用定时锁，使用lock.tryLock（timeout）来替代使用内部锁机制。

Ø  对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况。

C． 资源限制的挑战

什么是资源限制：资源限制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。

资源限制引发的问题：在并发编程中，将代码执行速度加快的原则是将代码中串行执行的部分变成并发执行，但是如果将某段串行的代码并发执行，因为受限于资源，仍然在串行执行，这时候程序不仅不会加快执行，反而会更慢，因为增加了上下文切换和资源调度的时间。

如何解决资源限制的问题：

Ø  对于硬件资源限制，可以考虑使用集群并行执行程序。既然单机的资源有限制，那么就让程序在多机上运行。

Ø  对于软件资源限制，可以考虑使用资源池将资源复用。比如使用连接池将数据库和Socket连接复用，或者在调用对方webservice接口获取数据时，只建立一个连接。

在资源限制情况下进行并发编程：如何在资源限制的情况下，让程序执行得更快呢？方法就是，根据不同的资源限制调整程序的并发度，比如下载文件程序依赖于两个资源——带宽和硬盘读写速度。有数据库操作时，涉及数据库连接数，如果SQL语句执行非常快，而线程的数量比数据库连接数大很多，则某些线程会被阻塞，等待数据库连接。

 

作者建议：对于Java开发工程师而言，笔者强烈建议多使用JDK并发包提供的并发容器和工具类来解决并发问题，因为这些类都已经通过了充分的测试和优化，均可解决了本章提到的几个挑战。