多線程之：并發程式設計面臨的挑戰

一：并發程式設計面臨的挑戰

(1)上下文切換問題

(2)死鎖問題

(3)受限于硬體和軟體資源的問題

&&注意點：并發程式設計的累加操作不超過百萬次，多線程的執行速度要比單線程慢。因為線程有建立和上下文切換的開銷。

二：如何減少上下文切換？

(1)無鎖并發程式設計。

--->多線程競争鎖時，會引起上下文切換，是以多線程處理資料時候，可以用一些辦法避免使用鎖。

--->如将資料id按照hash算法取摸分段，不同線程處理不同段的資料。

(2)CAS算法

--->java的Atomic包使用了CAS算法更新資料，而不需要加鎖。

(3)使用最少線程

--->避免建立不需要的線程，比如任務很少，但是建立了很多線程來處理，這樣會造成大量線程都處于等待狀态

(4)協程

--->在單線程裡實作多任務的排程，并在單線程裡維持多個任務間的切換。

三：如何避免多線程死鎖？

(1)避免一個線程同時擷取多個鎖

(2)避免一個線程在鎖内同時占用多個資源，盡量保證每個鎖隻占用一個資源。

(3)嘗試使用定時鎖，使用lock.tryLock(timeout)來替代使用内部鎖機制

(4)對于資料庫鎖，加鎖和解鎖必須在一個資料庫連接配接裡，否則會出現解鎖失敗的情況。

四：如何解決資源限制？

（1）什麼是資源限制

--->硬體資源限制有帶寬的上傳／下載下傳速度。

--->硬碟的讀寫速度和cpu處理速度。

--->資料庫的連接配接數和socket連接配接數

（2）資源限制引發的問題

--->并發程式設計中，将代碼執行速度加快的原則是将代碼中串行的部分變成并發執行。

--->由于受限于資源，所設計的并發其實仍然在串行執行，這時候程式不僅不會加快執行，反而會更慢，因為增加了上下文切換和資源排程的時間。

（3）如何解決資源限制的問題。

--->對于硬體資源限制，可以考慮使用叢集并行執行程式。單機有限，多機運作。比如：叢集。

--->對于軟體資源的限制，可以考慮使用資源池将資源複用。比如使用連接配接池将資料庫和socket連接配接複用。

--->根據不同的資源限制調整程式的并發度，比如下載下傳檔案程式依賴兩個資源--帶寬和硬碟的讀寫速度。有資料庫操作時，設計資料庫連接配接數，如果sql語句執行非常快，而線程的數量比資料庫的連接配接數大很多，某些線程會被阻塞，等待資料庫連接配接。