返回

吞吐、响应、顺序:并发的三大支柱

后端

并发与并行
并发 是指多个任务同时执行,但这些任务并不一定同时完成。并行 是指多个任务同时执行,并且这些任务同时完成。在计算机系统中,并发的实现通常是通过多线程或多进程来实现的。

###并发的三大特性
并发的三大特性是吞吐、响应和顺序。

吞吐

吞吐是指在一个时间单位内可以处理的任务数量。吞吐是并发的最重要的特性之一,因为它是衡量系统性能的重要指标。吞吐量可以通过多种方式提高,例如增加处理器的数量、优化算法或提高网络带宽。

响应

响应是指系统对请求的反应速度。响应速度是并发的另一个重要特性,因为它影响了用户的体验。响应速度可以通过多种方式提高,例如减少等待时间、优化算法或提高网络带宽。

顺序

顺序是指任务执行的先后顺序。顺序是并发的第三个重要特性,因为它影响了程序的正确性。顺序可以通过多种方式控制,例如使用锁或原子操作。

###Java内存模型
Java内存模型(JMM)规定了共享变量在多线程环境中的可见性和原子性。JMM将内存分为主内存和工作内存。主内存是所有线程共享的内存,工作内存是每个线程私有的内存。当一个线程修改了一个共享变量时,该变量的值会从主内存复制到该线程的工作内存中。当另一个线程读取该共享变量时,该变量的值会从该线程的工作内存中复制到主内存中。

###Java内存屏障
Java内存屏障可以用来控制内存的可见性。Java内存屏障可以确保在内存屏障之前执行的操作对内存屏障之后执行的操作可见。Java内存屏障可以通过使用volatile变量或synchronized来实现。

###volatile变量
volatile变量可以用来保证变量的可见性。volatile变量的值在每个线程中都是可见的,并且不会被缓存在寄存器中。当一个线程修改了一个volatile变量时,该变量的值会立即更新到主内存中。

###happen-before规则
happen-before规则可以用来确定两个操作之间的先后顺序。happen-before规则规定了以下几种情况下的操作具有happen-before关系:

  • 一个操作先于另一个操作执行。
  • 一个操作对另一个操作的修改可见。
  • 一个操作解锁了一个锁,另一个操作获得了该锁。

###锁
锁可以用来保证共享资源的互斥访问。锁可以分为互斥锁、读写锁和条件锁。互斥锁可以保证只有一个线程同时访问共享资源。读写锁可以保证多个线程同时读共享资源,但只有一个线程同时写共享资源。条件锁可以用来等待某个条件的发生。

###并发编程的挑战
并发编程是具有挑战性的,因为需要考虑很多因素,例如线程安全、死锁、饥饿和活锁。并发编程中常见的错误包括:

  • 竞争条件:是指多个线程同时访问共享资源而导致的数据不一致。
  • 死锁:是指多个线程相互等待而导致程序无法继续执行。
  • 饥饿:是指一个线程长时间得不到执行机会。
  • 活锁:是指多个线程相互等待而导致程序无法继续执行。

###总结
并发编程是一种重要的编程范式,它可以提高程序的性能和可扩展性。并发编程中常见的错误包括竞争条件、死锁、饥饿和活锁。并发编程是具有挑战性的,但也是很有趣的。