并发编程的挑战

上下文切换

概念

CPU通过时间片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务，在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换回这个任务时可以再加载这个任务的状态，所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换

种类

当某一任务自愿放弃它的 CPU 时间或者系统分配的时间片用完时，就会发生上下文切换，上下文切换又分为让步式上下文切换和抢占式上下文切换，前者是指执行线程主动释放CPU，与锁竞争严重程度成正比，可通过减少锁竞争来避免；后者是指线程因分配的时间片用尽而被迫放弃CPU或者被其他优先级更高的线程所抢占，一般由于线程数大于CPU可用核心数引起，可通过调整线程数，适当减少线程数来避免

减少上下文切换

• 无锁并发编程：多线程竞争锁时会引起上下文切换，多线程处理数据时可以用一些办法来避免使用锁
• CAS算法：使用CAS算法来更新数据，不需要加锁
• 使用最少线程：避免创建不需要的线程，比如任务很少，但创建很多线程来处理，会造成大量线程处于等待状态
• 协程：在单线程里实现多任务调度

死锁

死锁案例

package day01;

public class DeadLockTest {
    private Object lock1=new Object();
    private Object lock2=new Object();

    public void deadLock(){
        new Thread(()->{
            synchronized (lock1){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock2){
                }
            }
        }).start();

        new Thread(()->{
            synchronized (lock2){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock1){
                }
            }
        }).start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        new DeadLockTest().deadLock();
    }
}

避免死锁

• 避免一个线程同时获得多个锁
• 避免一个线程在锁内部同时占用多个资源，尽量保证每个锁占用一个资源
• 尝试使用定时锁
• 对于数据库锁，加锁和解锁必须放在一个数据库连接里

参考书籍：《Java并发编程的艺术》