java并发编程与高并发解决方法
发布时间：2023-03-27 14:27:09 所属栏目：教程 来源：
导读：知识点线程安全，线程封闭，线程调度，同步容器，并发容器，AQS，J.U.C，等等高并发解决思路与手段扩容：水平扩容、垂直扩容缓存：Redis、Memcache、GuavaCache等队列：Kafka、RabitMQ、RocketMQ等应用拆分：服务化D
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知识点线程安全，线程封闭，线程调度，同步容器，并发容器，AQS，J.U.C，等等高并发解决思路与手段扩容：水平扩容、垂直扩容缓存：Redis、Memcache、GuavaCache等队列：Kafka、RabitMQ、RocketMQ等应用拆分：服务化Dubbo与微服务Spring Cloud限流：Guava RateLimiter使用、常用限流算法、自己实现分布式限流等服务降级与服务熔断：服务降级的多重选择、Hystrix数据库切库，分库分表：切库、分表、多数据源高可 线程安全，线程封闭，线程调度，同步容器，并发容器，AQS，J.U.C，等等 高并发解决思路与手段 扩容：水平扩容、垂直扩容 缓存：Redis、Memcache、GuavaCache等 队列：Kafka、RabitMQ、RocketMQ等 应用拆分：服务化dubbo与微服务Spring Cloud 限流：Guava RateLimiter使用、常用限流算法、自己实现分布式限流等 服务降级与服务熔断：服务降级的多重选择、Hystrix 数据库切库，分库分表：切库、分表、多数据源 高可用的一些手段：任务调度分布式elastic-job、主备curator的实现、监控报警机制 基础知识与核心知识准备 并发高并发相关概念 cpu多级缓存：缓存一致，乱序执行优化 java内存模型：JMM规定，抽象结构，同步操作与规则 并发优势与风险 并发模拟：Postman，Jmeter，Apache Bench，代码 并发基本概念 同时拥有两个或多个线程，如果程序在单核处理器上运行，多个线程将交替的换入或者换出内存，这些线程是同时“存在”的，每个线程都处于执行过程中的某个状态，如果运行在多核处理器上，此时，程序中的每个线程都将分配到一个处理器核上，因此可以同时运行。 高并发基本概念 高并发（High Concurrency）是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，通过设计保证系统能够同时并行处理很多请求。 并发：多个线程操作相同的资源，保证线程安全，合理使用资源 高并发：服务能同时处理很多请求，提高程序性能（更多的考虑技术手段） 知识技能 总体架构：Spring Boot、Maven、JDK8、MysqL 基础组件：Mybatis、Guava、Lombok、Redis、Kafka 高级组件：Joda-Time、Atomic包、J.U.C、AQS、ThreadLocal、RateLimiter、Hystrix、ThreadPool、Shardbatis、curator、elastic-job等 基础知识 cpu多级缓存 主存和cpu通过主线连接，cpu缓存在主存和cpu之间，缓存的出现可以减少cpu读取共享主存的次数 为什么需要cpu cache：cpu的频率太快了，快到主存跟不上，这样在处理器时钟周期内，cpu常常需要等待主存，浪费资源。所以cache的出现，是为了缓解cpu和内存之间速度不匹配问题（结构：cpu -> cache -> memery）. cpu cache有什么意义： 1）时间局部性：如果某个数据被访问，name在不久的将来它很可能被再次访问。 2）空间局部性：如果某个数据被访问，那么与它相邻的数据很快也可能被访问 cpu多级缓存-缓存一致性（MESI） MESI分别代表cache数据的四种状态，这四种状态可以相互转换 缓存四种操作：local read、local write、remote read、remote write cpu多级缓存-乱序执行优化 在多核处理器上回出现问题 java内存模型（java memory model，JMM） java内存模型-同步八种操作 lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态 unlock（解锁）：作用于主内存变脸个，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定 read（读取）：作用于主内存变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用 load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中 use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎 assign（赋值）：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量 store（存储）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以遍随后的write的操作 write（写入）：作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中的一个变量的值传送到主内存的变量中 java内存模型-同步规则 如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺序的执行read和load操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存，就需要按顺序的执行store和write操作。但java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行 不允许read和load、store和write操作之一单独出现 不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中 不允许一个线程无原因的（没发生过任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存中 一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化（load或assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和load操作 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量之前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值 如果一个变量实现没有被lock操作锁定，怎不允许对它执行unlock操作，也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步到主内存中（执行store和write操作） 并发的优势与风险 优势 速度：同时处理多个请求，响应更快；复杂的操作可以分成多个进程同时进行 设计：程序设计在某些情况下更简单，也可以更多的选择 资源利用：cpu能够在等待IO的时候做一些其他的事情 风险 安全性：多个线程共享数据时可能会产生于期望不相符的结果 活跃性：某个操作无法继续进行下去时，就会发生活跃性问题。比如死锁、饥饿等问题 性能：线程过多时会使得cpu频繁切换，调度时间增多；同步机制；消耗过多内存 线程安全性 定义：当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类时线程安全的。 线程安全体现在以下三个方面 原子性：提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对他进行操作 可见性：一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到 有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序 原子性——Atomic包 AtomicXxxx：CAS、Unsafe.compareAndSwapInt AtomicXxxx类中方法incrementAndGet()，incrementAndGet方法中调用unsafe.getAndAddInt()，getAndAddInt方法中主题是do-while语句，while语句中调用compareAndSwapInt(var1,var2,var5,var5 + var4) compareAndSwapInt方法就是CAS核心： 在死循环内，不断尝试修改目标值，直到修改成功，如果竞争不激烈，修改成功率很高，否则失败概率很高，性能会受到影响 jdk8中新增LongAdder，它和AtomicLong比较 优点：性能好，在处理高并发情况下统计优先使用LongAdder atomicreference、atomicreferenceFieldUpdater原子性更新字段（字段要求volatile修饰，并且是非static） AtomicStampReference：CAS的ABA问题 ABA问题：变量已经被修改了，但是最终的值和原来的一样，那么如何区分是否被修改过呢，用版本号解决 AtomicBoolean可以让某些代码只执行一次 原子性——锁 synchronized：依赖jvm，作用对象的作用范围内 修饰代码块：同步代码块，大括号括起来的代码，作用于调用的对象 修饰方法：同步方法，整个方法，作用于调用的对象 修饰静态方法：整个静态方法，作用于所有对象 修饰类：括号括起来的部分，作用于所有对象 Lock：依赖特殊cpu指令，代码实现，reentrantlock 原子性——对比 synchronized：不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好 Lock：可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态 Atomic：竞争激烈时能维持常态，比Lock性能好，只能同步一个值 （编辑：汽车网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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