面試官：公司項(xiàng)目中Java的多線程一般用在哪些場(chǎng)景？

多線程使用的主要目的在于：

1、吞吐量：你做WEB，容器幫你做了多線程，但是他只能幫你做請(qǐng)求層面的。簡(jiǎn)單的說(shuō)，可能就是一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程?；蚨鄠€(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程。如果是單線程，那同時(shí)只能處理一個(gè)用戶的請(qǐng)求。

2、伸縮性：也就是說(shuō)，你可以通過(guò)增加CPU核數(shù)來(lái)提升性能。如果是單線程，那程序執(zhí)行到死也就利用了單核，肯定沒(méi)辦法通過(guò)增加CPU核數(shù)來(lái)提升性能。

鑒于是做WEB的，第1點(diǎn)可能你幾乎不涉及。那這里我就講第二點(diǎn)吧。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

假設(shè)有個(gè)請(qǐng)求，這個(gè)請(qǐng)求服務(wù)端的處理需要執(zhí)行3個(gè)很緩慢的IO操作（比如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢或文件查詢），那么正常的順序可能是（括號(hào)里面代表執(zhí)行時(shí)間）：

1. 讀取文件1  （10ms）
2. 處理1的數(shù)據(jù)（1ms）
3. 讀取文件2  （10ms）
4. 處理2的數(shù)據(jù)（1ms）
5. 讀取文件3  （10ms）
6. 處理3的數(shù)據(jù)（1ms）
7. 整合1、2、3的數(shù)據(jù)結(jié)果 （1ms）

單線程總共就需要34ms。

那如果你在這個(gè)請(qǐng)求內(nèi)，把a(bǔ)b、cd、ef分別分給3個(gè)線程去做，就只需要12ms了。

所以多線程不是沒(méi)怎么用，而是，你平常要善于發(fā)現(xiàn)一些可優(yōu)化的點(diǎn)。然后評(píng)估方案是否應(yīng)該使用。假設(shè)還是上面那個(gè)相同的問(wèn)題：但是每個(gè)步驟的執(zhí)行時(shí)間不一樣了。

1. 讀取文件1  （1ms）
2. 處理1的數(shù)據(jù)（1ms）
3. 讀取文件2  （1ms）
4. 處理2的數(shù)據(jù)（1ms）
5. 讀取文件3  （28ms）
6. 處理3的數(shù)據(jù)（1ms）
7. 整合1、2、3的數(shù)據(jù)結(jié)果 （1ms）

單線程總共就需要34ms。

如果還是按上面的劃分方案（上面方案和木桶原理一樣，耗時(shí)取決于最慢的那個(gè)線程的執(zhí)行速度），在這個(gè)例子中是第三個(gè)線程，執(zhí)行29ms。那么最后這個(gè)請(qǐng)求耗時(shí)是30ms。比起不用單線程，就節(jié)省了4ms。但是有可能線程調(diào)度切換也要花費(fèi)個(gè)1、2ms。因此，這個(gè)方案顯得優(yōu)勢(shì)就不明顯了，還帶來(lái)程序復(fù)雜度提升。不太值得。

那么現(xiàn)在優(yōu)化的點(diǎn)，就不是第一個(gè)例子那樣的任務(wù)分割多線程完成。而是優(yōu)化文件3的讀取速度。可能是采用緩存和減少一些重復(fù)讀取。

首先，假設(shè)有一種情況，所有用戶都請(qǐng)求這個(gè)請(qǐng)求，那其實(shí)相當(dāng)于所有用戶都需要讀取文件3。那你想想，100個(gè)人進(jìn)行了這個(gè)請(qǐng)求，相當(dāng)于你花在讀取這個(gè)文件上的時(shí)間就是28×100=2800ms了。那么，如果你把文件緩存起來(lái)，那只要第一個(gè)用戶的請(qǐng)求讀取了，第二個(gè)用戶不需要讀取了，從內(nèi)存取是很快速的，可能1ms都不到。

偽代碼：

public class MyServlet extends Servlet{
    private static Map<String, String> fileName2Data = new HashMap<String, String>();
    private void processFile3(String fName){
        String data = fileName2Data.get(fName);
        if(data==null){
            data = readFromFile(fName);    //耗時(shí)28ms
            fileName2Data.put(fName, data);
        }
        //process with data
    }
}

看起來(lái)好像還不錯(cuò)，建立一個(gè)文件名和文件數(shù)據(jù)的映射。如果讀取一個(gè)map中已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)，那么就不不用讀取文件了。

可是問(wèn)題在于，Servlet是并發(fā)，上面會(huì)導(dǎo)致一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題，死循環(huán)。因?yàn)?，HashMap在并發(fā)修改的時(shí)候，可能是導(dǎo)致循環(huán)鏈表的構(gòu)成?。。。ň唧w你可以自行閱讀HashMap源碼）如果你沒(méi)接觸過(guò)多線程，可能到時(shí)候發(fā)現(xiàn)服務(wù)器沒(méi)請(qǐng)求也巨卡，也不知道什么情況！

好的，那就用ConcurrentHashMap，正如他的名字一樣，他是一個(gè)線程安全的HashMap，這樣能輕松解決問(wèn)題。

public class MyServlet extends Servlet{
    private static ConcurrentHashMap<String, String> fileName2Data = new ConcurrentHashMap<String, String>();
    private void processFile3(String fName){
        String data = fileName2Data.get(fName);
        if(data==null){
            data = readFromFile(fName);    //耗時(shí)28ms
            fileName2Data.put(fName, data);
        }
        //process with data
    }
}

這樣真的解決問(wèn)題了嗎，這樣雖然只要有用戶訪問(wèn)過(guò)文件a，那另一個(gè)用戶想訪問(wèn)文件a，也會(huì)從fileName2Data中拿數(shù)據(jù)，然后也不會(huì)引起死循環(huán)。

可是，如果你覺(jué)得這樣就已經(jīng)完了，那你把多線程也想的太簡(jiǎn)單了，騷年！你會(huì)發(fā)現(xiàn)，1000個(gè)用戶首次訪問(wèn)同一個(gè)文件的時(shí)候，居然讀取了1000次文件（這是最極端的，可能只有幾百）。What the fuckin hell!!!

難道代碼錯(cuò)了嗎，難道我就這樣過(guò)我的一生！

好好分析下。Servlet是多線程的，那么

public class MyServlet extends Servlet{
    private static ConcurrentHashMap<String, String> fileName2Data = new ConcurrentHashMap<String, String>();
    private void processFile3(String fName){
        String data = fileName2Data.get(fName);
        //“偶然”-- 1000個(gè)線程同時(shí)到這里，同時(shí)發(fā)現(xiàn)data為null
        if(data==null){
            data = readFromFile(fName);    //耗時(shí)28ms
            fileName2Data.put(fName, data);
        }
        //process with data
    }
}

上面注釋的“偶然”，這是完全有可能的，因此，這樣做還是有問(wèn)題。

因此，可以自己簡(jiǎn)單的封裝一個(gè)任務(wù)來(lái)處理。

public class MyServlet extends Servlet{
    private static ConcurrentHashMap<String, FutureTask> fileName2Data = new ConcurrentHashMap<String, FutureTask>();
    private static ExecutorService exec = Executors.newCacheThreadPool();
    private void processFile3(String fName){
        FutureTask data = fileName2Data.get(fName);
        //“偶然”-- 1000個(gè)線程同時(shí)到這里，同時(shí)發(fā)現(xiàn)data為null
        if(data==null){
            data = newFutureTask(fName);
            FutureTask old = fileName2Data.putIfAbsent(fName, data);
            if(old==null){
                data = old;
            }else{
                exec.execute(data);
            }
        }
        String d = data.get();
        //process with data
    }

    private FutureTask newFutureTask(final String file){
        return  new FutureTask(new Callable<String>(){
            public String call(){
                return readFromFile(file);
            }

            private String readFromFile(String file){return "";}
        }
    }
}

以上所有代碼都是直接在bbs打出來(lái)的，不保證可以直接運(yùn)行。

多線程最多的場(chǎng)景：web服務(wù)器本身；各種專用服務(wù)器（如游戲服務(wù)器）；

多線程的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景：

• 后臺(tái)任務(wù)，例如：定時(shí)向大量（100w以上）的用戶發(fā)送郵件；
• 異步處理，例如：發(fā)微博、記錄日志等；
• 分布式計(jì)算

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