为什么要用到并发

在多核的CPU的背景下，催生了并发编程的趋势，通过并发编程的形式可以将多核CPU的计算能力发挥到极致，性能得到提升。

顶级计算机科学家Donald Ervin Knuth如此评价这种情况：在我看来，这种现象（并发）或多或少是由于硬件设计者无计可施了导致的，他们将摩尔定律的责任推给了软件开发者。

另外，在特殊的业务场景下先天的就适合于并发编程。比如在图像处理领域，一张1024X768像素的图片，包含达到78万6千多个像素。即时将所有的像素遍历一边都需要很长的时间，面对如此复杂的计算量就需要充分利用多核的计算的能力。又比如当我们在网上购物时，为了提升响应速度，需要拆分，减库存，生成订单等等这些操作，就可以进行拆分利用多线程的技术完成。面对复杂业务模型，并行程序会比串行程序更适应业务需求，而并发编程更能吻合这种业务拆分。

正是因为这些优点，使得多线程技术能够得到重视，也是一名CS学习者应该掌握的：

充分利用多核CPU的计算能力
方便进行业务拆分，提升应用性能

并发编程有哪些缺点

多线程技术有这么多的好处，难道就没有一点缺点么，就在任何场景下就一定适用么？很显然不是。

频繁的上下文切换

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。

通常减少上下文切换可以采用无锁并发编程，CAS算法，使用最少的线程和使用协程。

无锁并发编程：可以参照concurrentHashMap锁分段的思想，不同的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：避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多的线程，这样会造成大量的线程都处于等待状态
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

由于上下文切换也是个相对比较耗时的操作，所以在”java并发编程的艺术”一书中有过一个实验，并发累加未必会比串行累加速度要快。

线程安全

多线程编程中最难以把握的就是临界区线程安全问题，稍微不注意就会出现死锁的情况，一旦产生死锁就会造成系统功能不可用。

public class DeadLockDemo {private static String resource_a = "A";private static String resource_b = "B";public static void main(String[] args) {deadLock();}public static void deadLock() {Thread threadA = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (resource_a) {System.out.println("get resource a");try {Thread.sleep(3000);synchronized (resource_b) {System.out.println("get resource b");}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}});Thread threadB = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (resource_b) {System.out.println("get resource b");synchronized (resource_a) {System.out.println("get resource a");}}}});threadA.start();threadB.start();}
}

在上面的这个demo中，开启了两个线程threadA, threadB,其中threadA占用了resource_a, 并等待被threadB释放的resource _b。threadB占用了resource _b正在等待被threadA释放的resource _a。因此threadA,threadB出现线程安全的问题，形成死锁。同样可以通过jps,jstack证明这种推论：

"Thread-1":waiting to lock monitor 0x000000000b695360 (object 0x00000007d5ff53a8, a java.lang.String),which is held by "Thread-0"
"Thread-0":waiting to lock monitor 0x000000000b697c10 (object 0x00000007d5ff53d8, a java.lang.String),which is held by "Thread-1"Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-1":at learn.DeadLockDemo$2.run(DeadLockDemo.java:34)- waiting to lock <0x00000007d5ff53a8(a java.lang.String)- locked <0x00000007d5ff53d8(a java.lang.String)at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)
"Thread-0":at learn.DeadLockDemo$1.run(DeadLockDemo.java:20)- waiting to lock <0x00000007d5ff53d8(a java.lang.String)- locked <0x00000007d5ff53a8(a java.lang.String)at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)Found 1 deadlock.

如上所述，完全可以看出当前死锁的情况。

那么，通常可以用如下方式避免死锁的情况：

避免一个线程同时获得多个锁；
避免一个线程在锁内部占有多个资源，尽量保证每个锁只占用一个资源；
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，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况

所以，如何正确的使用多线程编程技术有很大的学问，比如如何保证线程安全，如何正确理解由于JMM内存模型在原子性，有序性，可见性带来的问题，比如数据脏读，DCL等这些问题（在后续篇幅会讲述）。而在学习多线程编程技术的过程中也会让你收获颇丰。

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Java并发编程实战——并发编程的优缺点

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为什么要用到并发

并发编程有哪些缺点

频繁的上下文切换

线程安全

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