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并发同步知多少

2018-3-30 13:00 |来自: 互联网 278 0

摘要: 本文选自《开发者头条》2 月 24 日最受欢迎文章 Top 3,感谢作者 孙豪杰 分享。 欢迎分享:http://toutiao.io/contribute 找工作的时候是否经常看到要求有高并发,分布式系统的开发设计经验,或者高并发,分布式系统 ...

本文选自《开发者头条》2 月 24 日最受欢迎文章 Top 3,感谢作者 孙豪杰 分享。

欢迎分享http://toutiao.io/contribute

找工作的时候是否经常看到要求有高并发,分布式系统的开发设计经验,或者高并发,分布式系统的开发设计经验者优先等字样,这时候情不自禁的搜索一下什么是并发,多少算高并发,再思索一下自己的经历哪些是符合这个要求的?那么什么是并发,开发中的并发是怎么处理的,简单了解一下吧。


在介绍并发之前我们先了解一下串行和并行:

热闹的景点,买票人很多,这时只有一个窗口售票,大家排队依次买票就可以理解为串行。

排队人太多了,旁边又加开了几个窗口,多人在不同的窗口同时买票可以理解为并行。

如果只能开一个窗口,这时好多着急的人围上来,有问价格的,有掏钱的,又有取票的,在这个过程中售票员在同时应对多个买票人,可以理解为并发。

我们经常在计算机上一边听歌一边写文档(或者处理其他的事情),这就是一种并发行为,表面看两个程序是同时进行,为什么不是并行呢?计算机只有一个CPU所以只能支持一个线程运行。有人拍砖说:我家里计算机是多核CPU可以同时支持多个线程运行,确实是这样,为此我也特地去百度了一下有如下几点认知:

1、虽然是多核CPU但是,系统总线,内存是共用的,在加载内存数据时仍然需要串行访问。

2、目前的程序设计语言仍然是过程型开发,没有和好的方法能自动的切割任务使并行计算。

3、操作系统在线程调度时随着内核的增加复杂性递增,目前最多支持8核

所以基于以上认知,我们在讨论并发和同步这个问题时仍然按照CPU单核来讨论。

那么计算机是如何做到一边播放歌曲一边支持文档编辑呢?操作系统会把CPU的执行时间划分微妙级别的时间片段,每一个时间片内去调度一个线程执行,多个线程不断的切换执行,因此在人类可感知的时间段(秒级)内线程是同时执行的,所以多个线程在某个时间段内的同时执行就是并发。

串行、并行和并发如下图所示:

互联网应用基本上都是支持多用户多请求同时访问服务器端的,所以互联网应用都是支持并发的,那么高并发的主要困难是什么呢?操作系统会给每个线程分配独立的内存空间和时间片,所以线程间是隔离的。但是如果线程访问线程外的内存空间,文件系统,输入输出设备,数据库或者其他存储设备时就会发生资源竞争,共享资源的访问必须串行,保证串行访问资源的机制就是同步,JAVA中经常使用的同步机制有synchronized关键字,java.util.concurrent.locks.Lock系列类。

同步的场景有以下几种:

1、线程获取同步锁,获取失败则阻塞等待

适用场景:

a、同步获取序列号生成器,当有其他线程获取序列号时,其他线程等待

java代码实例:

public class SynchronizedProcessor implements Processor {
 
    /* (non-Javadoc)
     * @see com.sunhaojie.test.thread.Processor#process(java.lang.String)
     */
    public void process(String name) {
        System.out.println(String.format("%s开始处理,当前时间是%d", name, 
System.currentTimeMillis()));
        synchronized (this) {
            System.out.println(String.format("%s获得锁%s", name, 
this.toString()));
            try {
                System.out.println(String.format("%s开始sleep", name));
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(String.format("%s结束sleep", name));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(String.format("%s释放锁%s", name, 
this.toString()));
        System.out.println(String.format("%s结束处理,当前时间是%d", name, 
System.currentTimeMillis()));
    }
 
}

2、线程获取同步锁,获取失败结束

适用场景:

a、定时任务,前一个处理线程未完成时,新线程不能获取锁则直接结束

java代码示例:

public class LockFailCloseProcessor implements Processor {
    private static Lock lock = new ReentrantLock();
 
    /* (non-Javadoc)
     * @see com.sunhaojie.test.thread.Processor#process(java.lang.String)
     */
    public void process(String name) {
        System.out.println(String.format("%s开始处理,当前时间是%d", name, 
System.currentTimeMillis()));
        if (lock.tryLock()) {
            System.out.println(String.format("%s获得锁%s", name, 
this.toString()));
            try {
                System.out.println(String.format("%s开始sleep", name));
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(String.format("%s结束sleep", name));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            lock.unlock();
            System.out.println(String.format("%s释放锁%s", name, 
this.toString()));
        } else {
            System.out.println(String.format("%s没有获得锁直接退出", 
name));
        }
        System.out.println(String.format("%s结束处理,当前时间是%d", name, 
System.currentTimeMillis()));
    }
}

3、线程获取同步锁后,因为其他资源不满足暂时释放同步锁,等待唤醒

适用场景:

a、即使通讯中,发送者获取同步锁发现队列写满时,释放锁等待接收者读取数据

java代码示例:

public class SynchronizedWaitWriteProcessor implements Processor {
 
    /**
     * 是否可读标记,false:不可读,可写 true:可读,不可写
     */
    public static int maxSize = 5;
    public static List
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