java并发编程——并发编程的挑战

本文是阅读《Java并发编程的艺术》后将自己记忆的理论知识和理解复写出来的产物，若有不足，欢迎指正！

java并发编程是什么？让多个线程同时处理一个任务，从而达到快速的效果。但不是所有场景都适合并发编程。并发编程的挑战有哪些呢？①并发需要对线程的调度，自然需要切换线程，这就带来了上下文切换的挑战，这里关系到中断。如何保存被中断的线程的上下文，如何选择下一个线程，如何在被中断的线程再次运行时恢复现场？如何减少上下文切换的开销？②在线程竞争资源时有何挑战？死锁③并发编程的运行速度是有上限的，受限于硬件资源和软件资源，也就是资源限制，如何解决？

一、上下文切换

上下文切换就是从一个线程切换到另一个线程的过程。

1.上下文切换的过程

出于某些原因如时间片到，正在运行的线程被中断，当前的状态会被保存，然后切换到下一个进程。

2.优点缺点

优：实现并发编程的必不可少的一部分，对更快地运行程序有积极作用。

缺：在某些情况下，上下文切换次数太多，造成更大地开销，反而不如单线程运行快。

3.如何减弱缺点的影响——减少上下文切换

（1）无锁并发编程

将数据ID用哈希算法分为多端，每段有单独线程处理

（2）CAS（CompareAndSet）

在多个线程竞争资源时，代替了锁的功能，减少了加锁解锁带来地上下文切换

（3）最少线程

避免创建不需要的线程，造成大部分线程等待的局面

（4）协程

单线程实现多任务的调度，在用户态运行

二、死锁

死锁是加锁的线程间互相等待对方释放锁内的资源的一种状态， 如何避免死锁：

（1）避免一个线程拥有多个锁

（2）避免一个线程锁内占用多个资源

（3）尝试使用定时锁

（4）数据库锁的加锁和解锁必须在同一个数据库连接里

三、资源限制

程序运行的快慢还受到硬件资源和软件资源的限制，甚至会使并发线程串行运行，这样反而比同情况下的单线程慢。硬件资源限制有：带宽的上传/下载速度，硬盘读写速度、CPU处理速度，软件资源限制有：数据库连接数、socket连接数

1.部分解决方法

（1）集群并发编程

（2）连接池

（3）根据不同资源限制调整并发度