java多线程并发编程

为什么要并发编程?多线程并发处理会提升性能，为了让程序运行的更快。但是，并不是启动更多的线程能让程序最大限度的并发执行。

并发编程会面临什么样的问题?并发编程会面临非常多的挑战，比如：上下文切换问题、死锁问题、以及受限于硬件和软件的资源限制问题。

什么是上下文切换？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，以便下次切换回这个任务时，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。

上下文切换会带来什么样的影响？上下文的切换会影响多线程的执行速度

如何减少上下文切换？减少上下文切换的方法：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，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的数据。CAS算法：java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，不需加锁。使用最少线程：避免创建不必要的线程，这样就不会造成大量线程处于等待状态。协成：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。

什么是死锁？所谓死锁是指多个进程循环等待它方占有的资源，而无限期地僵持不去的局面。

死锁会带来什么样的影响？一旦产生死锁，就会造成系统功能不可用。

避免死锁常用的方法：避免一个线程同时获得多个锁。 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。尝试使用定时锁，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。

什么是资源限制？在并发编程时，程序的执行速度受限于计算机硬件资源或者软件资源。硬件资源限制有带宽的上传和下载速度、硬件读写速度和CPU的处理速度。软件资源限制有数据库的连接数和Socket连接数等。

资源限制引发的问题？并发编程的原则是将代码中串行执行的部分变成并发执行，但是如果将某段串行的代码并发执行时，因为受限于资源，仍然在串行执行，程序不仅不会加快，反而会更慢。

如何解决资源限制问题？对于硬件资源限制，如使用集群并行执行程序。例如使用ODPS、Hadoop或者自己搭建服务器集群，不同的机器处理不同的数据。对于软件资源受限，如使用资源池将资源复用。例如使用连接池将数据库和Socket连接复用，或者在调用对方webservice接口获取数据时，建立一个连接。

什么是线程：线程是现代操作系统调度的最小单位，又叫轻量级进程，在一个进程里可以创建多个线程，这些线程拥有各自的计数器、堆栈和局部变量等属性，并且能够访问共享的内存变量。处理器在这些线程上高速切换，让使用者感觉这些线程在同时执行。而一个java程序的运行不仅仅总是main（）方法的运行，而是main线程和多个其他线程同时运行。

为什么要使用多线程?1.随着处理器上的核心数量越来越多，现在大多数计算机都比以往更加擅长并行计算，如果程序使用多线程技术，将计算逻辑分配到多个处理器核心上，就会显著减少程序的处理时间，并且随着处理器核心的加入而变得更有效。2.响应用户请求的线程能够尽可能快地处理完成，缩短了响应时间，提升了用户体验。

创建线程的目的：为了开启一条执行路径，去运行指定的代码和其他代码实现并行运行。开启线程是为了运行指定代码，所以必须要有Thread类对象或是其子类对象。

创建线程的两种传统方式：（继承Thread类，复写run()方法；单独实现Runnable接口然后把其对象传入Thread构造器，这两种方法都必须调用Start来开启线程）创建Thread的子类,覆盖其中的run方法,运行这个子类的start方法即可开启线程创建Thread时传递一个实现Runnable接口的对象实例