并发编程可以总结为三个核心问题:分工、同步、互斥。
并发编程可以总结为三个核心问题:分工、同步、互斥。所谓分工指的是如何高效地拆解任务并分配给线程,而同步指的是线程之间如何协作,互斥则是保证同一时刻只允许一个线程访问共享资源。Java SDK 并发包很大部分内容都是按照这三个维度组织的,例如 Fork/Join 框架就是一种分工模式,CountDownLatch 就是一种典型的同步方式,而可重入锁则是一种互斥手段。
如果你不只想做一些增删改查的工作,而是要再进行技术进阶,搭建优秀的框架,实现高并发、高流量的系统,那就必须要学习并发编程。并发编程是 Java 语言中最为晦涩的知识点,它涉及操作系统、内存、CPU、硬件等多方面的基础能力,更为考验一个程序员的内功。
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并发编程图册
下面将给大家展示这份阿里的Java并发编程图册的部分内容
可见性、原子性和有序性问题:并发编程Bug的源头
这些年,我们的 CPU、内存、I/O 设备都在不断迭代,不断朝着更快的方向努力。但是,在这个快速发展的过程中,有一个核心矛盾一直存在,就是这三者的速度差异。CPU 和内存的速度差异可以形象地描述为:CPU 是天上一天,内存是地上一年(假设 CPU 执行一条普通指令需要一天,那么 CPU 读写内存得等待一年的时间)。内存和 I/O 设备的速度差异就更大了,内存是天上一天,I/O 设备是地上十年。
程序里大部分语句都要访问内存,有些还要访问 I/O,根据木桶理论(一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板),程序整体的性能取决于最慢的操作——读写 I/O 设备,也就是说单方面提高 CPU 性能是无效的。为了合理利用 CPU 的高性能,平衡这三者的速度差异,计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了贡献,主要体现为:
CPU 增加了缓存,以均衡与内存的速度差异;
操作系统增加了进程、线程,以分时复用 CPU,进而均衡 CPU 与 I/O 设备的速度差异;
编译程序优化指令执行次序,使得缓存能够得到更加合理地利用。
享受这些成果的同时,并发程序很多诡异问题的根源也在这里。