Java基础之并发相关知识总结

一、Java并发是什么？

用学术定义来说就是

并发：同一时间段，多个任务都在执行 (单位时间内不一定同时执行)；

简单来说就是，同一个时间段，让计算机同时做多个事情。

说到并发，不得不提就是并行：

并行：单位时间内，多个任务同时执行。

两者大眼一看很像，仔细一想却并不相同，因为并行强调某个时间点多个任务同时执行，而并发强调的是一个时间段内多个任务都在执行。

二、怎么做？

大部分并发问题，最终都可以抽象成三类问题分工、同步和互斥。而且针对不同的问题有着不同的方式来解决，具体如下图所示：

三、分工

所谓分工，类似于现实中一个组织完成一个项目，项目经理要拆分任务，安排合适的成员去完成。

在并发编程领域，你就是项目经理，线程就是项目组成员。任务分解和分工对于项目成败非常关键，不过在并发领域里，分工更重要，它直接决定了并发程序的性能，并且分工非常重要且复杂，因而Java并发包中有一系列方法来实现分工：

  • “Executor与线程池”
  • “ForkJoin”
  • “Future的使用”

基于分工思想设计的并发设计模式也有很多：

  • “Guarded Supension模式”
  • “Balking模式”
  • “Threa-Per-Message模式”
  • “生产者-消费者模式”
  • “Work Thread模式”
  • “两阶段终止模式”

四、同步

而同步更多描述的是一种协同关系，在分完工之后，具体执行时，任务之间会有依赖，一个任务之后完成之后，其他依赖它的任务才能开始进行，因而就引入的同步来协同各个任务之间的执行顺序。

针对该类问题，Java也提供了一系列工具来辅助解决：

  • “信号量（Semaphore）机制”
  • “管程（Monitor）”
  • “CountDownLatch”
  • “CyclicBarrier”
  • “Phaser”
  • “Exchanger”

五、互斥

分工、同步主要为了充分发掘CPU的性能来解决问题，但并发问题中，还需要解决正确性问题，即保证线程安全。

当多个线程同时访同一个变量时，最后执行的结果是不确定的，比如下边这段代码：

public class UnsafeSequence {
	private int value = 0;
	public int getNext() {
		return ++value;
	}
}

如果我们有多个线程同时调用getNext()时，多个线程之间推进顺序的不同可能会有不同的执行结果：

可能会是2，递推顺序如下：

可能结果是1，代码执行顺序如下：

因而结果是不确定的，也就是说结果可能是正确的（比如上边的程序执行结果为2），可能是错误的（比如执行结果是1），执行前是不知道的。而导致不确定的主要源头主要是三个问题可见性问题、有序性问题和原子性问题，为了解决这三个问题，Java引入了内存模型，内存模型提供一系列规则利用这些规则，我们可以避免可见性问题、有序性问题，但是还不足以完全解决线程安全问题。解决线程安全问题的核心方案还是互斥。

所谓互斥，指的是同一时刻，只允许一个线程访问共享变量。

实现互斥主要手段是互斥锁主要包含下边这些手段：

  • Synchronized
  • Lock
  • 读写锁

除此之外，未来提高速度，也有一些无锁的方案：

  • 不变模式
  • 线程本地存储
  • CAS
  • Copy - on - Write
  • 原子类

六、总结

本文主要从分工、同步和互斥三类问题展开，从解决对应问题角度出发大致梳理了Java并发知识的学习前景图。后续将分若干部分来讲对应的内容。

到此这篇关于Java基础之并发相关知识总结的文章就介绍到这了,更多相关Java并发内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

赞 (0)

相关推荐

  • Java并发编程之ReadWriteLock读写锁的操作方法

    Java并发编程之ReadWriteLock读写锁的操作方法

    1.ReadWriteLock介绍 为什么我们有了Lock,还要用ReadWriteLock呢.我们对共享资源加锁之后,所有的线程都将会等待.Lock读操作也锁,写操作也会锁,而对共享资源读的时候,其实是不用加锁的.当然读写同时存在的情况也会有. 比如我们数据库常用操作有增删改查,增删改都是写操作,写操作必须加锁,而读操作可以共享.不是所有的操作都需要加锁. 为了进一步提高复用性和粒度,写操作独占,读操作共享,不加锁. ReadWriteLock管理一组锁,一个是只读的锁,一个是写锁.读锁可以在

  • Java并发编程之CountDownLatch源码解析

    一.前言 CountDownLatch维护了一个计数器(还是是state字段),调用countDown方法会将计数器减1,调用await方法会阻塞线程直到计数器变为0.可以用于实现一个线程等待所有子线程任务完成之后再继续执行的逻辑,也可以实现类似简易CyclicBarrier的功能,达到让多个线程等待同时开始执行某一段逻辑目的. 二.使用 一个线程等待其它线程执行完再继续执行 ...... CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(10); Executor

  • Java并发编程之线程之间的共享和协作

    Java并发编程之线程之间的共享和协作

    一.线程间的共享 1.1 ynchronized内置锁 用处 Java支持多个线程同时访问一个对象或者对象的成员变量 关键字synchronized可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用 它主要确保多个线程在同一个时刻,只能有一个线程处于方法或者同步块中 它保证了线程对变量访问的可见性和排他性(原子性.可见性.有序性),又称为内置锁机制. 对象锁和类锁 对象锁是用于对象实例方法,或者一个对象实例上的 类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的 类的对象实例可以有很多个,但是每个类只有

  • Java高并发BlockingQueue重要的实现类详解

    ArrayBlockingQueue 有界的阻塞队列,内部是一个数组,有边界的意思是:容量是有限的,必须进行初始化,指定它的容量大小,以先进先出的方式存储数据,最新插入的在对尾,最先移除的对象在头部. public class ArrayBlockingQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements BlockingQueue<E>, java.io.Serializable { /** 队列元素 */ final Object

  • Java 实现并发的几种方式小结

    Java实现并发的几种方法 Java程序默认以单线程方式运行. synchronized Java 用过synchronized 关键字来保证一次只有一个线程在执行代码块. public synchronized void code() { // TODO } Volatile Volatile 关键字保证任何线程在读取Volatile修饰的变量的时候,读取的都是这个变量的最新数据. Threads 和 Runnable public class MyRunnable implements Ru

  • Java并发(Runnable+Thread)实现硬盘文件搜索功能

    Java并发(Runnable+Thread)实现硬盘文件搜索功能

    零.插播2020CSDN博客之星投票新闻 近日(1月11日-1月24日),2020CSDN博客之星评选正在火热进行中,作为码龄1年的小白有幸入选Top 200,首先很感谢CSDN官方把我选上,本来以为只是来凑热闹,看大佬们PK . 综合过去9天大佬们战况,前10名大佬基本坐得很稳,后期出现黑马发力,势不可挡,都在冲刺Top 20,有了微妙的变化,不得不令人佩服点赞!真正的实力可以看出,文章数量不重要,更重要的是质量!一切用数据说话,如图: 截至 2021-01-20 11:50:02 看了大佬的

  • java关于并发模型中的两种锁知识点详解

    1.悲观锁 悲观锁假设最坏的情况(如果果你不锁门,那么捣蛋鬼就会闯入并搞得一团糟),只有在确保其他线程不受干扰(获得正确的锁)的情况下才能执行. 一般实现如独占锁等. 安全性更高,但中低并发性效率更低. 2.乐观锁 乐观锁通过冲突检查机制判断更新过程中是否存在其他线程干扰.如果存在,操作将失败,重试(也可以不重试). CAS等常见实现. 一些乐观锁削弱了一致性,但在中低并发性下效率大大提高. 知识点扩展: 并行与分布式编程 关注的是复杂软件系统的构造,"复杂"是指多线程.分布式与GUI

  • JAVA并发中VOLATILE关键字的神奇之处详解

    并发编程中的三个概念: 1.原子性 在Java中,对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作,即这些操作是不可被中断的,要么执行,要么不执行. 2.可见性 对于可见性,Java提供了volatile关键字来保证可见性. 当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值. 而普通的共享变量不能保证可见性,因为普通共享变量被修改之后,什么时候被写入主存是不确定的,当其他线程去读取时,此时内存中可能还是原来的旧值,因此无法保

  • Java并发编程之ConcurrentLinkedQueue源码详解

    Java并发编程之ConcurrentLinkedQueue源码详解

    一.ConcurrentLinkedQueue介绍 并编程中,一般需要用到安全的队列,如果要自己实现安全队列,可以使用2种方式: 方式1:加锁,这种实现方式就是我们常说的阻塞队列. 方式2:使用循环CAS算法实现,这种方式实现队列称之为非阻塞队列. 从点到面, 下面我们来看下非阻塞队列经典实现类:ConcurrentLinkedQueue (JDK1.8版) ConcurrentLinkedQueue 是一个基于链接节点的无界线程安全的队列.当我们添加一个元素的时候,它会添加到队列的尾部,当我们

  • Java并发编程之Exchanger方法详解

    简介 Exchanger是一个用于线程间数据交换的工具类,它提供一个公共点,在这个公共点,两个线程可以交换彼此的数据. 当一个线程调用exchange方法后将进入等待状态,直到另外一个线程调用exchange方法,双方完成数据交换后继续执行. Exchanger的使用 方法介绍 exchange(V x):阻塞当前线程,直到另外一个线程调用exchange方法或者当前线程被中断. x : 需要交换的对象. exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit):阻塞

  • 如何使用JCTools实现Java并发程序

    概述 在本文中,我们将介绍JCTools(Java并发工具)库. 简单地说,这提供了许多适用于多线程环境的实用数据结构. 非阻塞算法 传统上,在可变共享状态下工作的多线程代码使用锁来确保数据一致性和发布(一个线程所做的更改对另一个线程可见). 这种方法有许多缺点: 线程在试图获取锁时可能会被阻塞,在另一个线程的操作完成之前不会取得任何进展-这有效地防止了并行性 锁争用越重,JVM处理调度线程.管理争用和等待线程队列的时间就越多,实际工作就越少 如果涉及多个锁,并且它们以错误的顺序获取/释放,则可

随机推荐