多线程之：并发编程面临的挑战

一：并发编程面临的挑战
(1)上下文切换问题
(2)死锁问题
(3)受限于硬件和软件资源的问题

&&注意点：并发编程的累加操作不超过百万次，多线程的执行速度要比单线程慢。因为线程有创建和上下文切换的开销。

二：如何减少上下文切换？

(1)无锁并发编程。

--->多线程竞争锁时，会引起上下文切换，所以多线程处理数据时候，可以用一些办法避免使用锁。

--->如将数据id按照hash算法取摸分段，不同线程处理不同段的数据。

(2)CAS算法

--->java的Atomic包使用了CAS算法更新数据，而不需要加锁。

(3)使用最少线程

--->避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态

(4)协程

--->在单线程里实现多任务的调度，并在单线程里维持多个任务间的切换。

三：如何避免多线程死锁？

(1)避免一个线程同时获取多个锁

(2)避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证每个锁只占用一个资源。

(3)尝试使用定时锁，使用lock.tryLock(timeout)来替代使用内部锁机制

(4)对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况。

四：如何解决资源限制？

（1）什么是资源限制

--->硬件资源限制有带宽的上传／下载速度。

--->硬盘的读写速度和cpu处理速度。

--->数据库的连接数和socket连接数

（2）资源限制引发的问题

--->并发编程中，将代码执行速度加快的原则是将代码中串行的部分变成并发执行。

--->由于受限于资源，所设计的并发其实仍然在串行执行，这时候程序不仅不会加快执行，反而会更慢，因为增加了上下文切换和资源调度的时间。

（3）如何解决资源限制的问题。

--->对于硬件资源限制，可以考虑使用集群并行执行程序。单机有限，多机运行。比如：集群。

--->对于软件资源的限制，可以考虑使用资源池将资源复用。比如使用连接池将数据库和socket连接复用。

--->根据不同的资源限制调整程序的并发度，比如下载文件程序依赖两个资源--带宽和硬盘的读写速度。有数据库操作时，设计数据库连接数，如果sql语句执行非常快，而线程的数量比数据库的连接数大很多，某些线程会被阻塞，等待数据库连接。