Java實現并發的幾種方法

Java程序默認以單線程方式運行。

synchronized

Java 用過synchronized 關鍵字來保證一次只有一個線程在執行代碼塊。

public synchronized void code() { // TODO}Volatile

Volatile 關鍵字保證任何線程在讀取Volatile修飾的變量的時候，讀取的都是這個變量的最新數據。

Threads 和 Runnable

public class MyRunnable implements Runnable { @Override public void run() { // TODO }}

import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Main { public static void main(String[] args) {Runnable task = new MyRunnable();Thread worker = new Thread(task);worker.setName(’Myrunnable’);worker.start();}

創建thread會有很多overhead，性能低且不易管理

Thread pools

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class Main { private static final int NUMOFTHREDS = 5; public static void main(String[] args) {ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NUMOFTHREDS);for (int i = 0; i < 50; i++) { Runnable worker = new MyRunnable(i); executor.execute(worker);}// executor不接受新的threadsexecutor.shutdown();// 等待所有threads結束executor.awaitTermination();System.out.println('Finished all threads'); }}Futures 和 Callables

因為Runnable對象無法向調用者返回結果，我們可以用Callable類來返回結果。

package de.vogella.concurrency.callables;import java.util.concurrent.Callable;public class MyCallable implements Callable<Long> { @Override public Long call() throws Exception { // TODO int sum = 1;return sum; }}

import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Future;public class CallableFutures { private static final int NUMOFTHREDS = 5; public static void main(String[] args) {ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NUMOFTHREDS);List<Future<Long>> list = new ArrayList<Future<Long>>();for (int i = 0; i < 10; i++) { Callable<Long> worker = new MyCallable(); Future<Long> submit = executor.submit(worker); list.add(submit);}long sum = 0;for (Future<Long> future : list) { try {sum += future.get(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace(); }}System.out.println(sum);executor.shutdown(); }}CompletableFuture

CompletableFuture 在Future的基礎上增加了異步調用的功能。callback()函數Thread執行結束的時候會自動調用。

CompletableFuture既支持阻塞，也支持非阻塞的callback()

import java.util.concurrent.CompletableFuture;import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureSimpleSnippet { public static void main(String[] args) { CompletableFuture<Integer> data = createCompletableFuture().thenApply((Integer count) -> { int transformedValue = count * 10; return transformedValue;}); try { int count = futureCount.get(); } catch (InterruptedException | ExecutionException ex) { } } private static CompletableFuture<Integer> createCompletableFuture() {CompletableFuture<Integer> futureCount = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { return 1;});return futureCount; }}

補充：Java如何處理高并發的情況

為了更好的理解并發和同步，需要先明白兩個重要的概念:同步和異步

所謂同步，可以理解為在執行完一個函數或方法之后，一直等待系統返回值或消息，這時程序是出于阻塞的，只有接收到返回的值或消息后才往下執行其它的命令。 同步就是一件事，一件事情一件事的做。

異步，執行完函數或方法后，不必阻塞性地等待返回值或消息，只需要向系統委托一個異步過程，那么當系統接收到返回值或消息時，系統會自動觸發委托的異步過程，從而完成一個完整的流程。異步就是，做一件事情，不影響做其他事情。

同步關鍵字synchronized，假如這個同步的監視對象是類的話，那么如果當一個對象 訪問類里面的同步方法的話，那么其它的對象如果想要繼續訪問類里面的這個同步方法的話，就會進入阻塞，只有等前一個對象 執行完該同步方法后當前對象才能夠繼續執行該方法。這就是同步。相反，如果方法前沒有同步關鍵字修飾的話，那么不同的對象可以在同一時間訪問同一個方法，這就是異步。

臟數據：就是指當一個事務正在訪問數據，并且對數據進行了修改，而這種修改還沒有提交到數據庫中，這時，另外一個事務也訪問這個數據，然后使用了這個數據。因為這個數據是還沒有提交的數據，那么另外一個事務讀到的這個數據是臟數據(Dirty Data)，依據臟數據所做的操作可能是不正確的。

1、什么是并發問題

多個進程或線程同時(在同一段時間內)訪問同一資源會產生并發問題。

比如A、B操作員同時讀取一余額為1000元的賬戶，A操作員為該賬戶增加100元，B操作員同時為該賬戶減去 50元，A先提交，B后提交。 最后實際賬戶余額為1000-50=950元，但本該為 1000+100-50=1050。這就是典型的并發問題。如何解決？

處理并發和同同步問題主要是通過鎖機制。

2、如何處理并發和同步

一種是java中的同步鎖，典型的就是同步關鍵字synchronized。

另外一種比較典型的就是悲觀鎖和樂觀鎖。

在java中有兩種方式實現原子性操作（即同步操作）：

1）使用同步關鍵字synchronized

2）使用lock鎖機制其中也包括相應的讀寫鎖

悲觀鎖，正如其名，它指的是對數據被外界（包括本系統當前的其他事務，以及來自 外部系統的事務處理）修改持保守態度，因此，在整個數據處理過程中，將數據處于鎖定狀態。

樂觀鎖，大多是基于數據版本 Version ）記錄機制實現。何謂數據版本？即為數據增加一個版本標識，在基于數據庫表的版本解決方案中，一般是通過為數據庫表增加一個 “version” 字段來 實現。 讀取出數據時，將此版本號一同讀出，之后更新時，對此版本號加一。此時，將提 交數據的版本數據與數據庫表對應記錄的當前版本信息進行比對，如果提交的數據 版本號大于數據庫表當前版本號，則予以更新，否則認為是過期數據。

樂觀鎖機制是在我們的系統中實現，來自外部系統的用戶 余額更新操作不受我們系統的控制，因此可能會造成臟數據被更新到數據庫中。在 系統設計階段，我們應該充分考慮到這些情況出現的可能性，并進行相應調整（如 將樂觀鎖策略在數據庫存儲過程中實現，對外只開放基于此存儲過程的數據更新途 徑，而不是將數據庫表直接對外公開）。

【謹防在此，面試官會問到死鎖的相關問題！！！關于死鎖的問題，在其余某篇博客都有說明】

3、常見并發同步案例分析案例一、訂票系統案例

某航班只有一張機票，假定有1w個人打開你的網站來訂票，問你如何解決并發問題(可擴展到任何高并發網站要考慮的并發讀寫問題)

假定我們采用了同步機制或者數據庫物理鎖機制，如何保證1w個人還能同時看到有票，顯然會犧牲性能，在高并發網站中是不可取的。

采用樂觀鎖即可解決此問題。樂觀鎖意思是不鎖定表的情況下，利用業務的控制來解決并發問題，這樣即保證數據的并發可讀性又保證保存數據的排他性，保證性能的同時解決了并發帶來的臟數據問題。

如何實現樂觀鎖：

前提：在現有表當中增加一個冗余字段，version版本號, long類型

原理：

1）只有當前版本號>=數據庫表版本號，才能提交

2）提交成功后，版本號version ++

案例二、股票交易系統、銀行系統，大數據量你是如何考慮的

首先，股票交易系統的行情表，每幾秒鐘就有一個行情記錄產生，一天下來就有（假定行情3秒一個） 股票數量×20×60*6 條記錄，一月下來這個表記錄數量多大？ 一張表的記錄數超過100w后 查詢性能就很差了，如何保證系統性能？

再比如，中國移動有上億的用戶量，表如何設計？把所有用于存在于一個表？

所以，大數量的系統，必須考慮表拆分-（表名字不一樣，但是結構完全一樣），通用的幾種方式：（視情況而定）

1）按業務分，比如 手機號的表，我們可以考慮 130開頭的作為一個表，131開頭的另外一張表 以此類推

2）利用表拆分機制做分表

3）如果是交易系統，我們可以考慮按時間軸拆分，當日數據一個表，歷史數據弄到其它表。這里歷史數據的報表和查詢不會影響當日交易。

此外，我們還得考慮緩存

這里的緩存獨立于應用，依然是內存的讀取，假如我們能減少數據庫頻繁的訪問，那對系統肯定大大有利的。比如一個電子商務系統的商品搜索，如果某個關鍵字的商品經常被搜，那就可以考慮這部分商品列表存放到緩存（內存中去），這樣不用每次訪問數據庫，性能大大增加。

4、常見的提高高并發下訪問的效率的手段首先要了解高并發的的瓶頸在哪里？

1、可能是服務器網絡帶寬不夠

2.可能web線程連接數不夠

3.可能數據庫連接查詢上不去。

根據不同的情況，解決思路也不同。

1、像第一種情況可以增加網絡帶寬，DNS域名解析分發多臺服務器。

2、負載均衡，前置代理服務器nginx、apache等等

3、數據庫查詢優化，讀寫分離，分表等等

最后復制一些在高并發下面需要常常需要處理的內容

1、盡量使用緩存，包括用戶緩存，信息緩存等，多花點內存來做緩存，可以大量減少與數據庫的交互，提高性能。

2、用jprofiler等工具找出性能瓶頸，減少額外的開銷。

3、優化數據庫查詢語句，減少直接使用hibernate等工具的直接生成語句（僅耗時較長的查詢做優化）。

4、優化數據庫結構，多做索引，提高查詢效率。

5、統計的功能盡量做緩存，或按每天一統計或定時統計相關報表，避免需要時進行統計的功能。

6、能使用靜態頁面的地方盡量使用，減少容器的解析（盡量將動態內容生成靜態html來顯示）。

7、解決以上問題后，使用服務器集群來解決單臺的瓶頸問題。

以上為個人經驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持好吧啦網。