并发编程

为什么需要多线程？

由于硬件的发展，CPU的核数增多，如果仍然使用单线程对CPU资源会造成浪费。同时，单线程也会出现阻塞的问题。所以，选择向多线程转变。
多线程的使用使得程序能够并行计算，提高计算速度。也能够异步执行，提供更快的响应速度。

什么是Java多线程并发不安全？

多线程并发不安全是指，由于多个线程并发执行可能导致执行过程中，多个线程抢占一个资源的时候导致的错误。
而Java多线程并发不安全的本质是由于线程本身不具有可见性、原子性、有序性。
而Java对于不安全问题的解决方法是，提供了JMM（Java内存模型）来提供按需禁止缓存和编译优化的方法。
这些方法包括：

• volatile、synchronized和final三个关键字
• Happens-Before规则

正确利用这些JMM方法，就可以有效的解决上述的不安全问题。

减少多线程的上下文切换
常用的减少上下文切换的执行的方法有：

• 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，可以用一些方法来避免使用锁。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。
• 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：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，这样会造成大量线程都处于等待状态。

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线程池的主要作用

线程池的设计主要是为了管理线程，为了让用户不需要再关系线程的创建和销毁，只需要使用线程池中的线程即可。
同时线程池的出现也为性能的提升做出了很多贡献：

1. 降低了资源的消耗：不会频繁的创建、销毁线程，线程池中的线程随取随用。
2. 提高了相应速度：因为线程是已经创建好的线程，所以减少了线程创建的时间。
3. 提高了线程的可管理性：线程是稀缺资源不能无限制的创建，使用线程池使得线程的数量是可控的。即=
4. 提供了更强大的功能：线程池还提供了一些功能，比如定时执行、延迟执行、线程存活时间等。

线程池的实现

线程池的实现类是 ThreadPoolExecutor，它的继承性UML类图如下：

顶层接口Executor提供了一种思想：将任务提交和任务执行进行解耦，用户无需关心如何创建线程，如何调度线程来执行任务，用户只需提供Runnable对象，将任务的运行逻辑提交到执行器中，由Executor框架完成线程的调配和任务的执行部分。

ExecutorSevice增加了一些能力：

1. 扩充执行任务的能力，补充可以为一个或一批异步任务生成Future的方法
2. 提供管控线程池的方法，比如停止线程池的运行。

AbstractExecutorService将执行任务的流程串联了起来，保证下层的实现只需关注一个执行任务的方法即可。

ThreadPoolExecutor将会一方面维护自身的生命周期，另一方面同时管理线程和任务，是两者良好的结合从而执行并行任务。

to be continue2024年6月9日10:20:02