JAVA 模拟瞬间高并发

Posted 2020-09-22 cxchanpin

      前些日子接到了一个面试电话。面试内容我印象非常深，怎样模拟一个并发？当时我的回答尽管也能够算是正确的，但自己感觉缺乏实际能够操作的细节，仅仅有一个大概的描写叙述。

      当时我的回答是：“线程所有在同一节点wait，然后在某个节点notifyAll。”

      面试官：“那你听说过惊群效应吗？”

      我：“我没有听过这个名词，但我知道瞬间唤醒全部的线程，会让CPU负载瞬间加大。

”

      面试官：“那你有什么改进的方式吗？”

      我：“採用堵塞技术。在某个节点将全部的线程堵塞，在利用条件。线程的个数达到一定数量的时候。打开堵塞。

”

      面试官好像是比較惬意，结束了这个话题。

      面试结束后，我回头这个块进行了思考。要怎样进行堵塞呢？我首先有一个思路就是。利用AtoInteger计算线程数，再利用synchronize方法块堵塞一个线程，依据AtoInteger的推断，运行sleep。

      代码例如以下：

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: 菜鸟大明
 * Date: 14-10-21
 * Time: 下午4:34
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class CountDownLatchTest1 implements Runnable{
    final AtomicInteger number = new AtomicInteger();
    volatile boolean bol = false;

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(number.getAndIncrement());
        synchronized (this) {
            try {
                if (!bol) {
                    System.out.println(bol);
                    bol = true;
                    Thread.sleep(10000);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("并发数量为" + number.intValue());
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors. newCachedThreadPool();
        CountDownLatchTest1 test = new CountDownLatchTest1();
        for (int i=0;i<10;i++) {
            pool.execute(test);
        }
    }
}

结果为：

0
2
1
4
3
false
5
6
7
8
9
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10
并发数量为10

从结果上来看，应该是能够解决这个问题，利用了同步锁，volatile攻克了同一时候释放的问题，难点就在于开关。

后来查找资料，找到了一个CountDownLatch的类。专门干这个的

CountDownLatch是一个同步辅助类，宛如倒计时计数器，创建对象时通过构造方法设置初始值，调用CountDownLatch对象的await()方法则处于等待状态。调用countDown()方法就将计数器减1，当计数到达0时，则全部等待者或单个等待者開始运行。

构造方法參数指定了计数的次数

new CountDownLatch(1)

countDown方法。当前线程调用此方法，则计数减一

cdAnswer.countDown();

awaint方法，调用此方法会一直堵塞当前线程，直到计时器的值为0

cdOrder.await();

直接贴代码，转载的代码

/**
 *
 * @author Administrator
 *该程序用来模拟发送命令与运行命令，主线程代表指挥官。新建3个线程代表战士，战士一直等待着指挥官下达命令，
 *若指挥官没有下达命令，则战士们都必须等待。
一旦命令下达，战士们都去运行自己的任务。指挥官处于等待状态，战士们任务运行完成则报告给
 *指挥官。指挥官则结束等待。
 */
public class CountdownLatchTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); //创建一个线程池
        final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);//指挥官的命令。设置为1，指挥官一下达命令。则cutDown,变为0，战士们运行任务
        final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);//由于有三个战士，所以初始值为3，每个战士运行任务完成则cutDown一次，当三个都运行完成，变为0。则指挥官停止等待。
        for(int i=0;i<3;i++){
            Runnable runnable = new Runnable(){
                public void run(){
                    try {
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "正准备接受命令");
                        cdOrder.await(); //战士们都处于等待命令状态
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "已接受命令");
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "回应命令处理结果");

                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        cdAnswer.countDown(); //任务运行完成，返回给指挥官，cdAnswer减1。
                    }
                }
            };
            service.execute(runnable);//为线程池加入任务
        }
        try {
            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));

            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "即将公布命令");
            cdOrder.countDown(); //发送命令，cdOrder减1，处于等待的战士们停止等待转去运行任务。
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "已发送命令，正在等待结果");
            cdAnswer.await(); //命令发送后指挥官处于等待状态。一旦cdAnswer为0时停止等待继续往下运行
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "已收到全部响应结果");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {

        }
        service.shutdown(); //任务结束。停止线程池的全部线程
    }
}

运行结果：

线程pool-1-thread-2正准备接受命令
线程pool-1-thread-3正准备接受命令
线程pool-1-thread-1正准备接受命令
线程main即将公布命令
线程pool-1-thread-2已接受命令
线程pool-1-thread-3已接受命令
线程pool-1-thread-1已接受命令
线程main已发送命令，正在等待结果
线程pool-1-thread-2回应命令处理结果
线程pool-1-thread-1回应命令处理结果
线程pool-1-thread-3回应命令处理结果
线程main已收到全部响应结果

上述也是一种实现方式，用countDownLatch的await()方法，取代了synchronize 和 sleep的堵塞功能，通过countDown的方法来当做开关，和计算线程数量的一种方式。

差别的话，肯定是后者会好一些，由于第一种方式依靠sleep(xxx)来堵塞把握不好最短时间，太短了，可能来没有达到固定线程数就会打开开关。

至于两者性能上的差别，眼下我还不得而知，有机会測试一下。