并发编程模式

Posted 2021-02-02 swnchx

一、future模式

在网上购物时，提交订单后，在收货的这段时间里无需一直在家里等候，可以先干别的事情。类推到程序设计中时，当提交请求时，期望得到答复时，如果这个答复可能很慢。传统的是一直等待到这个答复收到时再去做别的事情，但如果利用Future设计模式就无需等待答复的到来，在等待答复的过程中可以干其他事情。

future模式核心思想就是异步调用，去除了主函数的等待时间，并使得原本需要等待的时间段可以用于处理其他业务逻辑。

下面是时序图，左边是传统的单线程执行，右边使用了future模式。

我们通过synchronized结合wait()和notify()、并发包下的锁都可以实现future模式，不过JDK已经为我们提供了future模式的实现，位于java.util.concurrent并发包下。

具体使用方法可参考文章：https://www.2cto.com/kf/201411/351903.html

 

二、Master-Worker模式

Master-Worker 模式是常用的并行计算模式。它的核心思想是系统由两类进程协作工作：Master 进程和 Worker 进程。Master 负责接收和分配任务，Worker 负责处理子任务。当各个 Worker 子进程处理完成后，会将结果返回给 Master , 由 Master 进行归纳和总结。其好处是能将一个大任务分解成若干个小任务，并行执行，从而提高系统的吞吐量。

在Master端往往会有如下的内容：

1、一个盛放任务的容器，一般使用队列来保证先添加的任务先执行，因为在下面参考文章的例子中，任务在main方法中被直接一口气全部提交过来，所以worker不需要在没有任务可以取的时候而阻塞等待新任务，也就是不牵涉到阻塞，所以在这里推荐使用非阻塞的线程安全队列ConcurrentLinkedQueue性能更好，参考文章中也是使用了这种队列。

2、一个盛放worker的线程集合，worker就是用来执行任务的，所以就是个子线程，所以可以使用HashMap<String, Thread>来盛放，key是每个worker线程的标识。

3、一个盛放任务结果的集合，和盛放worker的线程集合不同，worker的线程集合就是在初始化Master时需要指定有多少个worker的，所以是一并初始化好的，没有并发也就没有线程安全问题，而任务结果的集合会被多个worker访问，需要线程安全的容器才行，推荐ConcurrentHashMap。

每个worker端往往会有如下的内容：

1、Master里盛放任务的容器的引用，因为需要获取任务。

2、Master里盛放任务结果集合，因为需要把处理完的任务结果放进去。

Master-Worker模式的实现可参考文章：http://blog.csdn.net/lv_fq/article/details/70853315

 

三、生产者-消费者模式

生产者-消费者模式是一个经典的多线程设计模式。它为多线程间的协作提供了良好的解决方案。 在生产者-消费者模式中，通常由两类线程，即若干个生产者线程和若干个消费者线程。生产者线程负责提交用户请求，消费者线程则负责具体处理生产者提交的任务。生产者和消费者之间则通过共享内存缓冲区进行通信。

生产者-消费者模式可以通过线程间通信的方式实现，例如通过synchronized结合wait()和notify()、并发包下的锁都可以。但最好的方式是使用阻塞队列来实现，阻塞队列又是线程安全的这样不仅高效而且实现非常简单，将阻塞队列作为存放数据的内存缓冲区，通过调用阻塞队列的阻塞方法put()和take()，开发者不需要写困惑的wait-nofity代码去实现通信。

生产者-消费者模式的实现可参考文章：http://blog.csdn.net/yujin753/article/details/45723175

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