高并发编程-03-并发编程存在的风险

Posted 2020-10-20

多线程的高并发编程提高了我们的CPU利用率及简化开发模式，但是又同时给我们带来了风险，使用不当就会有风险，那到底有什么风险？我们来看看

1，线程的安全性问题

假设，我现在编写了一个程序，来保存系统的访问量，如何实现呢？

很简单，我可以设置一个全局变量，然后，每次用户访问一次系统，我就自增1，那么这个程序应该是这样写的，如下：

public class System {

    private int count;

    public int getCount(){

        return count++;

    }

}

这段代码，大家觉得有没有问题？

如果在单线程的模式下，没问题，但是在多线程的模式下，会有问题，为什么？

因为其中一个关键的步骤，count++不是一个原子操作，这个操作实际会分为三个步骤，

分别是，读取count值，给count值+1，将结果写到count值上。

那么大家想想，当我们有多个线程同时访问这个资源的时候，会出现什么情况？

这就是我们说的线程安全问题。

如果解决此类问题，java给我们提供一种同步机制，你只需要这么做就可以解决问题：

public synchronized int getCount(){

    return count++;

}

好了，接下来，我们来说会出现的第二类问题

2，活跃性问题

比如，死锁，饥饿，活锁，这些都是属于活跃性问题。当某个操作无法继续执行时，这就是活跃性问题，我举个死锁的例子，比如我老婆跟我分工家务活，要求我先拖地，她就洗碗，而我要求她先洗碗，我再拖地，那么这个时候，我们彼此手握对方进行下一步工作的开启条件，但都彼此不愿意先动手，于是就陷入了僵局，这就是死锁。

换成程序的说法，就是A线程需要等待的锁被B线程占用，而B线程需要的等待的锁被A线程占用，所以相互都不释放，于是就陷入了死锁。

更多问题，我们后续继续讲解

3，性能问题

性能问题，你肯定会有疑问，多线程不就是为了提高系统的吞吐量吗？怎么还有性能问题？

这个原因很简单，还是那句话，你没有正确使用

下面我们来看看多线程可能带来的性能问题有哪些？

当我们采用多线程编程时，每个线程会由CPU实现调度，分配一定的时间片，那这个时候，调度器就会频繁挂起一个活跃的线程转而运行另一个线程，这就是我们说的“上下文切换”，这种操作将会带来极大的开销。

还有一个问题，当CPU重新切换回之前活跃的线程时，线程是否要继续之前未完成的操作，答案是必须的，那么就需要做一件事，在CPU切换的时候，保存线程的执行状态，这又是一笔开销。

最后，还有一种情况，就是多线程共享有状态的数据时，需要使用同步机制来保证数据安全，而这些机制会抑制编译器的某些优化，比如使得内存缓冲区中的数据失效等等，以及增加共享内存总线的同步流量

所以，有个重要的问题，一般我们的程序开启多少线程合适？

当然不是越多越好，大家可以留言，说说你的答案