java并发编程实战（一）简介

java并发编程实战（一）

第Ⅰ章 简介

并发简史

计算机中加入操作系统实现多个程序同时执行，主要基于以下原因：

• 资源利用率

  在某些情况下，程序必须等待某个外部操作执行完成，例如输入输出操作，在等待时程序无法执行其他任务，若是在等待的同时可以运行另一个程序，无疑会提高资源利用率。

• 公平性

  不同的用户和程序对计算机的资源有着同等的使用权，一个高效的运行方式是通过粗粒度的时间分片(Time Slicing)使用户和程序能共享计算机资源，而不是一个程序执行完在执行下一个。

• 便利性

  在计算多个任务时应该编写多个程序，每个程序执行一个任务并在必要时相互通信，这比只实现一个程序来计算所有用任务更容易实现

线程优势

• 发挥多处理器的强大能力

  多线程程序可以同时在多个处理器上执行

• 建模的简单性

  将复杂并且异步的工作流进一步分解成一组简单并且同步的工作流，每个工作流在一个单独的线程中进行，并在特定的同步位置进行交互

• 异步事件的简化处理

  单线程服务器使用非阻塞I/O，要远远复杂于同步I/O，且容易出错。每个请求都拥有自己的处理线程，在处理某个请求时发生的阻塞将不会影响其他请求的处理。

• 相应更灵敏的用户界面

  将长时间运行的任务放在一个单独的线程中运行，事件线程就能及时地处理界面事件，从而使用户界面具有更高的灵敏度

风险

• 安全性问题

  线程安全性可能是非常复杂的，在没有充足同步的情况下，多个线程中的操作执行顺序是不可预测的，甚至会产生奇怪的结果。

  @NotThreadSafe
  public class UnsafeSequece {
      private int value;
      public int getNext() {
          return value++;
      }
      public static void main(String[] args) {
          //实例化对象后，一只调用，值会一直增加
          UnsafeSequece unsafeSequece = new UnsafeSequece();
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
              System.out.println(unsafeSequece.getNext());
          }
      }
  }
  

  多个线程共享内存地址空间并且并发运行时，可能会访问或修改其他线程正在使用的变量,要使多线程程序行为可预测，必须对共享变量的访问操作进行协同，才不会彼此干扰。

  @ThreadSafe
  public class Sequence {
  	//第二章中介绍GuardedBy，这个标注说明了同步策略
      @GuardedBy("this")
      private int Value;
      public synchronized int getNext() {
          return Value++;
      }
      public static void main(String[] args) {
          Sequence sequence = new Sequence();
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
              System.out.println(sequence.getNext());
          }
      }
  }
  

• 活跃性问题

  死锁：两个线程相互等待对方释放资源

  饥饿：

  ​ 多线程并发时，优先级低的线程永远得不到执行

  ​ 线程被永远阻塞在等待进入 同步块的状态

  ​ 等待的线程永远不被唤醒

  活锁：任务或执行者都没有被阻塞，由于某些条件未满足，导致重复尝试-失败的过程

• 性能问题

  服务时间过长、响应不灵敏、吞吐率过低、资源消耗过高、可伸缩性较低等