JUC并发编程 -- 同步 & 异步的应用

Posted 2021-09-07 Z && Y

1. 同步 & 异步概念:

以调用方角度来讲，如果:

• 需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
• 不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步

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2. 同步 & 异步代码演示:

• 在Java中，开启异步只能使用多线程

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2.1 同步:

代码:

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import util.FileReader;

// 以c开始的才会输出出来
@Slf4j(topic = "c.Async")
public class Async {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader.read("E:\\\\IDEACode\\\\ketangpai\\\\JUC\\\\src\\\\main\\\\java\\\\Async.java");
        log.debug("do other things ...");
    }
}

运行结果:

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2.2 异步:

代码:

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import util.FileReader;


@Slf4j(topic = "c.Async")
public class Async {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> FileReader.read("E:\\\\IDEACode\\\\ketangpai\\\\JUC\\\\src\\\\main\\\\java\\\\Async.java"), "线程1").start();
        log.debug("do other things ...");
    }
}

运行结果:

3. 同步 & 异步应用设计:

• 多线程可以让方法执行变为异步的（即不要巴巴干等着）比如说读取磁盘文件时，假设读取操作花费了 5 秒钟，如果没有线程调度机制，这 5 秒 cpu 什么都做不了，其它代码都得暂停…

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4. 结论:

• 比如在项目中，视频文件需要转换格式等操作比较费时，这时开一个新线程处理视频转换，避免阻塞主线程
• tomcat 的异步 servlet 也是类似的目的，让用户线程处理耗时较长的操作，避免阻塞 tomcat 的工作线程
• ui 程序中，开线程进行其他操作，避免阻塞 ui 线程

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5. 设计参考:

• 充分利用多核 cpu 的优势，提高运行效率。想象下面的场景，执行 3 个计算，最后将计算结果汇总。
  
• 如果是串行执行，那么总共花费的时间是 10 + 11 + 9 + 1 = 31ms
• 但如果是四核 cpu，各个核心分别使用线程 1 执行计算 1，线程 2 执行计算 2，线程 3 执行计算 3，那么 3 个线程是并行的，花费时间只取决于最长的那个线程运行的时间，即 11ms 最后加上汇总时间只会花费 12ms

注意:

• 需要在多核 cpu 才能提高效率，单核仍然时是轮流执行。(如果是单核的CPU，单线程和多线程差别不大)

结果:

1. 单核 cpu 下，多线程不能实际提高程序运行效率，只是为了能够在不同的任务之间切换，不同线程轮流使用cpu ，不至于一个线程总占用 cpu，别的线程没法干活
2. 多核 cpu 可以并行跑多个线程，但能否提高程序运行效率还是要分情况的有些任务，经过精心设计，将任务拆分，并行执行，当然可以提高程序的运行效率。但不是所有计算任务都能拆分（【阿姆达尔定律】）也不是所有任务都需要拆分，任务的目的如果不同，谈拆分和效率没啥意义
3. IO 操作不占用 cpu，只是我们一般拷贝文件使用的是【阻塞 IO】，这时相当于线程虽然不用 cpu，但需要一直等待 IO 结束，没能充分利用线程。所以才有后面的【非阻塞 IO】和【异步 IO】优化

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