并发编程的优缺点

思维导图：

1. 为什么要用并发

• 并发编程可以将多核CPU的计算能力发挥到极致，提高性能
• 面对复杂业务模型，并发程序会比串行程序更适应业务需求，并发程序更能吻合这种业务拆分

2.并发编程有哪些缺点

2.1 频繁的上下文切换

• 概念

  • 时间片是CPU分配给各个线程的时间，因为时间非常短，所以CPU不断通过切换线程，让我们觉得多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒。而每次切换时，需要保存当前的状态起来，以便能够进行恢复先前状态，而这个切换时非常损耗性能，过于频繁反而无法发挥出多线程编程的优势。

• 解决办法

  • 无锁并发编程：可以参照ConcurrentHashMap锁分段的思想，不同线程处理不同段的数据，这样在多线程竞争的条件下，可以减少上下文切换的时间
  • CAS算法：利用Atomic下使用CAS算法来更新数据，使用了乐观锁，可以有效的减少一部分不必要的锁竞争带来的上下文切换
  • 使用最少线程：避免创建不必要的线程，比如任务很少，但创建了很多线程，这会造成大部分线程都处于等待状态
  • 协程：在单线程中实现多任务的调度，并在单线程中维持多个任务间的切换

2.2 线程安全

• 死锁

  • 举例：两个线程Thread1（拥有LOCK1，需要LOCK2）和Thread2（拥有LOCK2,需要LOCK1）它们分别占有各自需要的锁，但又得不到各自需要的锁，就会无止的等待下去，造成了死锁

  • 解决办法

    • 避免一个线程持有多个锁
    • 避免一个线程在锁内部占用多个资源，尽量保证一个锁占用一个资源
    • 尝试使用定时锁，使用lock.tryLock(timeOut),当超时等待时当前线程不会阻塞
    • 对于数据库锁，加锁和解锁必须在同一个连接里，否则会出现解锁失败的情况

3.需要了解的概念

3.1 同步vs异步

• 同步：调用者必须等待调用的方法结束后，调用者后面的代码才能执行。
• 异步：调用者不用管调用的方法是否完成，都会执行后面的代码，当被调用的代码完成后会通知调用者

3.2 并发与并行

• 并发是指多个任务交替执行
• 并行是指真正意义上的同时进行，单个CPU是无法做到并行的，真正的并行只能出现在拥有多个CPU的系统中

3.3 阻塞和非阻塞

• 用来形容线程间的相互影响
• 阻塞：比如一个线程占有了临界区资源，而其他线程需要这个资源就必须等待该资源的释放，会导致等待的线程挂起，这就是阻塞
• 非阻塞：而非阻塞就恰好相反，它强调没有一个线程可以阻塞其他线程，所有线程都会尝试着向前执行

3.4 临界区

• 用来表示一种公共资源或者说是共享数据，可以被多个线程使用。但每个线程使用时，一旦临界区的一个资源被一个线程占有，其他线程必须等待

小结：

简单阐述了并发的概念和为什么要使用并发，并发的缺点和解决办法，以及一些相关的概念。

参考资料

1.  github： Java-concurrency-master

2.《Java并发编程的艺术》