并發(fā)編程的目的是讓程序運(yùn)行的更快，同時(shí)提高CPU等硬件的使用率。但是，并不是啟動(dòng)更多的線程就能讓程序最大限度的執(zhí)行。在進(jìn)行并發(fā)編程時(shí)，如果希望通過多線程執(zhí)行任務(wù)讓程序運(yùn)行的更快，會(huì)面臨非常多的挑戰(zhàn)。

1.1上下文切換

上下文切換：CPU通過分配時(shí)間片來控制線程的執(zhí)行，當(dāng)一個(gè)時(shí)間片用完或者遇到鎖時(shí)，CPU會(huì)切換到其他線程，但是會(huì)保存當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)，以便重新再次運(yùn)行此線程時(shí)可以從停止時(shí)的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。一個(gè)線程從暫停到再運(yùn)行的過程就是一次上下文切換。

如何避免上下文切換？

• 無鎖編程

  多線程并發(fā)競爭鎖時(shí)，由于同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)線程獲得鎖，那么其他線程就會(huì)放棄CPU的執(zhí)行權(quán)直到獲取到鎖，所以多線程一起協(xié)作處理數(shù)據(jù)時(shí)，避免使用鎖，可以采用分片的思想，將數(shù)據(jù)分片，不同的線程處理不同的數(shù)據(jù)，避免鎖競爭。

• CAS算法

  簡單的int、boolean多線程并發(fā)執(zhí)行時(shí)使用jdk的atomic原子類來代替鎖使用。

• 使用最少線程

  一個(gè)線程最少處理一個(gè)任務(wù)，避免創(chuàng)建無用的線程空等待。

• 協(xié)程

  在單線程內(nèi)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的調(diào)度，并在單線程內(nèi)維持多個(gè)任務(wù)的切換。

1.2死鎖

死鎖：有a,b兩個(gè)鎖，有A,B兩個(gè)線程，A先獲得了a鎖，沒有釋放，B先獲得了b鎖，沒有釋放，此時(shí)A執(zhí)行了一段代碼后又想獲取b鎖，但是由于B線程獲得了b鎖，只能等待B線程是否b鎖，同時(shí)沒有是否a鎖，恰巧此時(shí)B線程也想獲得a鎖，但是由于A線程持有a鎖，也只能等待A線程釋放a鎖，這樣就導(dǎo)致了死鎖的出現(xiàn)。

示例：

public static void main(String[] args) {
    final Object a = new Object();
    final Object b = new Object();
    Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (a) {
                try {
                    System.out.println("threadA has lock a");
                    Thread.sleep(1000L);
                    synchronized (b) {
                        System.out.println("threadA-lock b");
                    }
                } catch (Exception e) {
                    
                }
            }
        }
    });

    Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (b) {
                try {
                    System.out.println("threadB-lock b");
                    Thread.sleep(1000L);
                    synchronized (a) {
                        System.out.println("threadB-lock a");
                    }
                } catch (Exception e) {
                    
                }
            }
        }
    });

    threadA.start();
    threadB.start();
}

避免死鎖的方式：

• 避免單個(gè)線程獲取多個(gè)鎖
• 嘗試使用定時(shí)鎖
• 嘗試使用tryLock(long timeout)來獲取鎖
• 對(duì)于數(shù)據(jù)庫鎖，加鎖和解鎖必須在一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接里
• 加鎖一定要記得釋放鎖，且加鎖的次數(shù)一定和解鎖的次數(shù)相同。在finally中執(zhí)行解鎖