java并发编程的艺术第一章

这个写出来，纯属自娱自乐，以后还得再改正。

什么是并发编程？

并发编程目的是为了让程序运行的更快(也不是线程越多，越快，这里会遇到很多的问题，不如上下文切换问题，死锁的问题，以及受限于硬件和软件的资源限制)

上下文切换(任务从保存到再加载的过程)(类似于我们玩的单机游戏的存档，可以不同的人来玩一样)

什么是上下文切换?

是指CPU从一个进程或者线程切换到另一个进程或者线程

剩下文切换的步骤？

1 挂起一个进程或者线程，将这个线程在cpu中的状态(对，没错这个状态就叫做上下文)存储在内存中的某处 2 在线程中检索写一个线程的上下文并在CPU寄存器中恢复3跳转到上一个线程被中断的代码行(我想这也就是需要程序计数器和寄存器的原因，抱歉寄存器我现在都还没搞懂)

即使是单核CPU也是支持多线程执行代码的，CPU通过给每个线程分配CPU时间片(CPU分配给各个线程的时间)来实现这个机制，因为时间片非常短，所以CPU通过不停的切换线程线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒。

CPU通过时间片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务。但是，在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换会这个任务，可以再加载这个任务的状态，所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

上下文的切换是会影响效率(任务的执行时间)的，同样上下文切换也会影响多线程的执行速度。

减少上下文切换实战

类似于上面的这个例子serial()方法是单线程的执行时间测试concurrency()是多线程的时间效率的测试。

那么当操作不超过百万次时，并发会比串行的执行速度要慢，为什么会产生这种情况，因为线程有创建和上下文切换的开销。

那我们就来测试一下上下文切换的次数和时间的长短 具体来看看

从cs可以看出上下文切换，每隔一秒就要切换1000多次。也就是切换一次需要1ms喽，也就是说当我们执行一段程序时，上下文在不停的切换，增加了我们的执行书时间。

如何减少上下文的切换

具体有(无锁并发编程，CAS算法，使用最少线程和使用协程)

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,可以用一些办法来避免使用锁，如将数据的ID按照HaSh算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据(这里我不太清楚他指的数据是什么数据?一般for循环不都是每一一个数据吗？(这里应该指的是多核处理器执行吧))

CAS算法：java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。

使用最少线程：这个比较简单，就是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，这样会造成大量的线程都处于等待状态(我就想不通，难道处于等待状态的线程也会浪费时间?想通了，当线程创建的时候是NEW状态，然后创建完成之后就成了Runnable状态,这个转换是需要时间的，这里的比如执行一个任务，我们有两个线程A和B的话，那么这个任务肯定就要不就是线程A执行 要不就是线程B执行，切换频率肯定小，而且因为我们的处理器处理的线程是有限的，如果100个的话，那么谁做还不确定，有空闲的线程，在等待回调消息之后有可能就直接切换别的线程进行执行了，所以上下文切换比较多)。

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(哇这什么鬼，难道在绕口令吗，还是我太菜了 其实是当一个线程执行一个任务的时间片段到了之后，然后需要自己手动中断，然后保存上下文的状态，然后让这个线程再继续执行下面的直到任务结束，相当于单任务的多线程单核执行吧 ，而且是和多线程一块进行，互不影响)。

死锁

锁我们经常使用，但是它也会给我们带来一些困扰，那就是可能会引起死锁，一旦产生死锁，就会造成系统功能不可用。

A等待B释放B等待A释放 造成无限死循环 就会造成死锁

当然显示情况中我们并不会写出这样的代码，但是在我们写的过程中，比如线程A拿到了锁，但是因为一些异常，没有释放这个锁，或者说，线程A拿到了一个数据库锁，释放锁的时候抛出了异常，没释放掉，一旦出现死锁，业务就得停止，那么就只能通过dump线程查看到底是哪个线程出现了问题。

通过dump线程查看到的结果，他会告诉你是哪个类的多少行引起了死锁，对应我们上边的就是，42和31

下面我们来介绍避免死锁的几个常见方法

避免一个线程同时获取多个锁

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

阐释使用定时锁使用lock.tryLock(timeout)来替代使用内部锁机制

对于数据库加锁，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。

资源限制的挑战

1什么是资源限制

  资源限制是指在进行并发编程时，程序的执行速度受限于计算机硬件资源或软件资源，例如服务器的带宽只有2MB/S，某个资源的下载速度是1MB/S每秒，系统启动10个线程下载资源，下载速度不会变成10Mb每秒，所以在进行并发编程时，要考虑这些资源的限制，硬件资源限制有带宽的上传/下载速度，硬盘读写速度和CPU的处理速度，软件资源限制有数据库的连接和SOCKET连接数等等。

2资源限制引发的并发问题

在并发编程的过程中，将代码执行加快的原则是将代码中串行执行的部分编程并发编程

但是如果将某段串行的代码并发执行，因为受限于资源仍然在串行执行，这时候程序不仅不会加快执行，反而会变更慢，因为增加了上下文切换和资源调度时间。

3如何解决资源限制问题

对于硬件资源的限制，我们可以考虑集群并行程序，既然单机的资源有限制，那就在多机上进行运行。

对于软件资源限制，可以考虑使用资源池将资源复用，比如使用连接池连接数据库和socket连接复用，