Java高并发程序设计

Posted 2020-12-28 yanyouqiang

一、并行世界

　　摩尔定律的失效，2004年秋季，Intel宣布彻底取消4GHz计划，CPU向多核心的发展，顶级计算机科学家唐纳德丶尔文丶克努斯评价：在我看来，这种现象（并发）或多或少是由于硬件设计者已经无计可施导致的，他们将摩尔定律失效的责任推脱给软件开发者。

　　1、几个概念

　　同步和异步：

　　并发与并行：都表示多个任务同时执行，但并发偏重于多个任务交替执行。

　　临界区：即共享的数据

　　阻塞和非阻塞：

　　死锁、饥饿和活锁：死锁为互不让行，饥饿为一直拿不到资源，活锁为一直撞到

　　2、并发级别

　  由于临界区的存在，多线程之间的并发必须得到控制。根据控制的并发策略，分为阻塞、无饥饿，无障碍，无锁，无等待    5种

　　

　　3、Java语言相关：JMM（Java内存模型）

　　JMM中的关键技术点都是围绕着多线程的原子性、可见性和有序性来建立的

　　　　（1）、原子性：操作不可中断

　　　　（2）、可见性：当一个线程修改了某个共享变量的值时，其他线程是否立即知道这个修改。

　　　　（3）、有序性：程序执行时，可能会进行指令的重排来达到优化效果，但在多线程中，由于线程的相互影响，重新排序的线程会打乱其他的线程的执行结果。

 

二、Java并行

　　1、进程与线程

　　进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运动活动，是系统进行资源分配的基本单位。进程是程序的基本执行实体，进程是线程的容器。

　　2、线程的状态转换

　　Thead类方法：start() 开启线程，run()线程执行实体，sleep() 睡眠线程不会释放资源，yield() 让出CPU，join() 等待线程运行结束，suspend() 挂起，resume() 重启

　　Object类方法：wait() 释放对象监听器，线程进入阻塞状态；notify() 随机唤醒一个，notifyAll() 唤醒所有。wait,notify,notifyAll 要在Synchronize同步块中出现，因为其也会出现并发问题

　　3、volatile

　　volatile关键字告诉虚拟机要主要不要随意变动优化目标指令，对JMM中有序性。但通过volatile是无法保证原子性操作的。

三、Java并发包

　　0、并发集合简介

　　　　ConcurrentHashMap：高效并发HashMap，线程安全

　　　　CopyOnWriteArrayList：在读多写少的场合，这个List性能非常好，远远浩宇Vector，都是线程安全

　　　　ConcurrentLinkedQueue：高效并发队列，使用链表实现线程安全

　　　　BlockingQueue：一个JDK内部通过链表、数组等实现的阻塞 接口

　　　　ConcurrentSkipListMap：跳表的实现，这是一个Map，使用跳表的数据结构进行快速查找

　　1、BlockingQueue

　　　　此接口是一个线程安全的 存取实例的队列。使用场景

　　　　BlockingQueue通常用于一个线程生产对象，而另外一个线程消费这些对象的场景。

 

　　2、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap对比

　　HashMap 线程不安全，HashTable，ConcurrentHashMap线程安全

　　ConcurrentHashMap 采用锁分段技术比HashTable更加高效

四、并行模式与算法

　　1、单例模式

　　　　饿汉模式，缺点是不能控制单例生成时间

　　　　

public class Singleton{
  private Singleton();//私有化构造函数，防止new
  private static Singleton instance = new Singleton();//类加载时创建
  public static Singleton getInstance(){
     return instance;
  }    
}

　　　　懒汉模式,缺点是使用synchronized关键字影响多并发性能

public class LazySingleton{
  private LazySingleton();
  private static LazySingleton = null;
  puhblic static synchronized LazySingleton getInstance(){
    if(instance ==null) instance = new LazySingleton();
    return instance;
  }  
}

　　　　综合两种模式的实现，使用内部类

public class StaticSingleton{
  private LazySingleton();
  private static class SingletonHolder{
    private static StaticSingleton instance = new StaticSingleton();
  }
  
  public static StaticSingleton getInstance(){
    return SingletonHolder.instance;
  }
 
}

 

　　2、不变模式

　　3、生产者消费者

　　4、Future模式

　　。。。。