寫(xiě)在前面
寫(xiě)【高并發(fā)專題】有一段時(shí)間了，一些讀者朋友留言說(shuō)侮繁，并發(fā)編程很難虑粥，學(xué)習(xí)了很多的知識(shí)，但是在實(shí)際工作中卻無(wú)從下手宪哩。對(duì)于一個(gè)線上產(chǎn)生的并發(fā)問(wèn)題娩贷，又不知產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因究竟是什么。對(duì)于并發(fā)編程锁孟，感覺(jué)上似乎是掌握了彬祖，但是真正用起來(lái)卻不是那么回事！
其實(shí)品抽，造成這種現(xiàn)象的本質(zhì)原因就是沒(méi)有透徹的理解并發(fā)編程的精髓储笑，而學(xué)好并發(fā)編程的關(guān)鍵是需要弄懂三個(gè)核心問(wèn)題：<font color="00FF00">分工、同步和互斥</font>
分工
比較官方的解釋為：分工就是將一個(gè)比較大的任務(wù)桑包，拆分成多個(gè)大小合適的任務(wù)南蓬，交給合適的線程去完成纺非，強(qiáng)調(diào)的是性能哑了。
如果你還不能夠理解什么是分工，這里烧颖，我們可以做一個(gè)假設(shè)弱左。假設(shè)你是一個(gè)XXX上市公司的CEO，你的工作是如何管理好你的公司炕淮。但是拆火，就如何管理好公司而言，涉及到的任務(wù)就比較多了涂圆，我們可以將其看做一個(gè)很大的任務(wù)们镜，這個(gè)很大的任務(wù)，細(xì)看的話可以包括：人員招聘和管理润歉、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)模狭、運(yùn)營(yíng)和推廣、公司稅務(wù)等等踩衩。那細(xì)化后這么多的任務(wù)交給你一個(gè)人去做嚼鹉，想必你一定是崩潰的。即使你能夠挺住驱富，估計(jì)你一個(gè)人把這所有的任務(wù)完成锚赤，那黃花菜也就涼了！到時(shí)褐鸥，估計(jì)你就會(huì)偷偷的躲在角落里唱“涼涼”了线脚。。。
所以浑侥，如果你真的想管理好你的公司又憨，你就需要將這些任務(wù)分解，分工細(xì)化锭吨，將人員招聘和管理的任務(wù)交給人力資源部門(mén)去完成蠢莺，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)交給設(shè)計(jì)部門(mén)去完成，將產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)交給開(kāi)發(fā)部門(mén)去完成零如，將運(yùn)營(yíng)和推廣交給運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)部門(mén)去完成躏将，將公司稅務(wù)交給財(cái)務(wù)部門(mén)去完成。此時(shí)考蕾，你的任務(wù)就是及時(shí)了解各個(gè)部門(mén)的工作情況祸憋，統(tǒng)籌并協(xié)調(diào)各部門(mén)的工作，并思考如何規(guī)劃公司的未來(lái)肖卧。
其實(shí)蚯窥，這里你將管理公司的任務(wù)拆解、細(xì)化分工之后塞帐，你會(huì)發(fā)現(xiàn)拦赠，其實(shí)各部門(mén)之間的工作是并行執(zhí)行的。比如：人力資源部門(mén)在管理員工的績(jī)效考核時(shí)葵姥，同時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)部門(mén)正在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)公司的產(chǎn)品荷鼠，與此同時(shí)，公司的運(yùn)營(yíng)正在和設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)溝通如何更好的完善公司的產(chǎn)品榔幸，而推廣部門(mén)正在加大力度宣傳和推廣公司的產(chǎn)品允乐。而財(cái)務(wù)部門(mén)正在統(tǒng)計(jì)和計(jì)算公司的各種財(cái)務(wù)報(bào)表等。一切都是那么的有條不紊削咆！
所以牍疏，安排合適的人去做合適的事情，在實(shí)際工作中是非常重要的拨齐。這映射到并發(fā)編程領(lǐng)域也是同樣的道理鳞陨。如果將所有的任務(wù)交給一個(gè)線程執(zhí)行，就好比將公司的所有事情交給你一個(gè)人去做一樣奏黑。等到把事情做完了炊邦，黃花菜也涼了。所以熟史，在并發(fā)編程中馁害，我們同樣需要將任務(wù)進(jìn)行拆解，分工給合適的線程去完成蹂匹。
在并發(fā)編程領(lǐng)域碘菜，還需要注意一個(gè)問(wèn)題就是：分工給合適的線程去做。 也就是說(shuō)，應(yīng)該主線程執(zhí)行的任務(wù)不要交給子線程去做忍啸，否則仰坦，是解決不了問(wèn)題的。這就好比一家公司的CEO將如何規(guī)劃公司的未來(lái)交給一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員去做一樣计雌，這不僅不能規(guī)劃好公司的未來(lái)悄晃，甚至?xí)c公司的價(jià)值觀背道而馳。
在JavaSDK中的：Executor凿滤、Fork/Join和Future都是實(shí)現(xiàn)分工的一種方式妈橄。
同步
在并發(fā)編程中的同步，主要指的是一個(gè)線程執(zhí)行完任務(wù)后翁脆，如何通知其他的線程繼續(xù)執(zhí)行眷蚓，強(qiáng)調(diào)的是性能。
將任務(wù)拆分反番，并且合理的分工給了每個(gè)人沙热，接下來(lái)就是如何同步每個(gè)人的任務(wù)了。
假設(shè)小明是一名前端開(kāi)發(fā)人員罢缸，他渲染頁(yè)面的數(shù)據(jù)需要等待小剛的接口完成篙贸，而小剛寫(xiě)接口又需要等待小李的服務(wù)開(kāi)發(fā)完成。也就是說(shuō)祖能，任務(wù)之間是存在依賴關(guān)系的歉秫，前面的任務(wù)完成后蛾洛，才能進(jìn)行后面的任務(wù)养铸。
對(duì)于實(shí)際工作中，這種任務(wù)的同步轧膘，大多數(shù)靠的是人與人之間的溝通钞螟，小李的服務(wù)寫(xiě)完了，告訴小剛谎碍，小剛則馬上進(jìn)行接口開(kāi)發(fā)鳞滨，等小剛的接口開(kāi)發(fā)完成后，又告訴了小明蟆淀，小明馬上調(diào)用接口將返回的數(shù)據(jù)渲染在頁(yè)面上拯啦。
這種同步機(jī)制映射到并發(fā)編程領(lǐng)域杰赛，就是一個(gè)線程的任務(wù)執(zhí)行完畢之后吵聪，通知其他的后續(xù)線程執(zhí)行任務(wù)。
對(duì)于這種線程之間的同步啊终，我們可以使用下面的 if 偽代碼來(lái)表示疑苔。
if(前面的任務(wù)完成){
執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)
}else{
繼續(xù)等待前面任務(wù)的執(zhí)行
}
如果為了更能夠及時(shí)的判斷出前面的任務(wù)是否已經(jīng)完成甫匹，我們也可以使用 while 偽代碼來(lái)表示。
while(前面的任務(wù)未完成){
繼續(xù)等待前面任務(wù)的執(zhí)行
}
執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)
上述偽代碼表示的意義是相同的：當(dāng)線程執(zhí)行的條件不滿足時(shí)，線程需要繼續(xù)等待兵迅，一旦條件滿足抢韭，就需要喚醒等待的線程繼續(xù)執(zhí)行。
在并發(fā)編程領(lǐng)域恍箭，一個(gè)典型的場(chǎng)景就是生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型刻恭。當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，生產(chǎn)者線程需要等待扯夭，隊(duì)列不滿時(shí)吠各，需要喚醒生產(chǎn)者線程；當(dāng)隊(duì)列為空時(shí)勉抓，消費(fèi)者線程需要等待贾漏，隊(duì)列不空時(shí)，需要喚醒消費(fèi)者藕筋。我們可以使用下面的偽代碼來(lái)表示生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型纵散。
- 生產(chǎn)者
while(隊(duì)列已滿){
生產(chǎn)者線程等待
}
喚醒生產(chǎn)者
- 消費(fèi)者
while(隊(duì)列為空){
消費(fèi)者等待
}
喚醒消費(fèi)者
在Java的SDK中，提供了一些實(shí)現(xiàn)線程之間同步的工具類隐圾，比如說(shuō)：CountDownLatch伍掀、 CyclicBarrier 等。
互斥
同一時(shí)刻暇藏，只允許一個(gè)線程訪問(wèn)共享變量蜜笤，強(qiáng)調(diào)的是線程執(zhí)行任務(wù)的正確性。
在并發(fā)編程領(lǐng)域盐碱，分工和同步強(qiáng)調(diào)的是執(zhí)行任務(wù)的性能把兔，而線程之間的互斥則強(qiáng)調(diào)的是線程執(zhí)行任務(wù)的正確性，也就是線程的安全問(wèn)題瓮顽。如果多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)共享變量县好，則可能會(huì)發(fā)生意想不到的后果，而這種意想不到的后果主要是由線程的可見(jiàn)性暖混、原子性和有序性問(wèn)題產(chǎn)生的缕贡。而解決可見(jiàn)性、原子性和有序性問(wèn)題的核心拣播，就是互斥晾咪。
關(guān)于互斥，我們可以用現(xiàn)實(shí)中的一個(gè)場(chǎng)景來(lái)描述：多個(gè)岔路口的車輛需要匯入一條道路中贮配，而這條道路一次只能允許通過(guò)一輛車谍倦，此時(shí)，車輛就需要排隊(duì)依次進(jìn)入路口牧嫉。
Java中提供的synchronized剂跟、Lock减途、ThreadLocal、final關(guān)鍵字等都可以解決互斥的問(wèn)題曹洽。
例如鳍置，我們以synchronized為例來(lái)說(shuō)明如何進(jìn)行線程間的互斥，偽代碼如下所示送淆。
//修飾方法
public synchronized void xxx(){
}
//修飾代碼塊
public void xxx(){
synchronized(obj){
}
}
//修飾代碼塊
public void xxx(){
synchronized(XXX.class){
}
}
//修飾靜態(tài)方法
public synchronized static void xxx(){
}
總結(jié)
并發(fā)編程旨在最大限度的利用計(jì)算機(jī)的資源税产，提高程序執(zhí)行的性能，這需要線程之間的分工和同步來(lái)實(shí)現(xiàn)偷崩，在保證性能的同時(shí)辟拷，又需要保證線程的安全，這就又需要保證線程之間的互斥性阐斜。而并發(fā)編程的難點(diǎn)問(wèn)題衫冻，往往又是由可見(jiàn)性、原子性和有序性問(wèn)題導(dǎo)致的谒出。所以隅俘，我們?cè)趯W(xué)習(xí)并發(fā)編程時(shí)，一定要先弄懂線程之間的分工笤喳、同步和互斥为居。
重磅福利
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