《并發(fā)與高并發(fā)系列第一集-基礎(chǔ)與概念》
作者丨安琪拉
來源丨安琪拉的博客
面試官：看你簡歷上寫，最近正在寫并發(fā)編程方面的博客，是吧？
安琪拉：閑來無事，看看閑書，寫寫段子，承蒙讀者厚愛，有此打算。
面試官：少跟我這拽文，“閑來無事”？阿里不用996嗎？
安琪拉：修福報(bào)，你知道嗎？..... 技術(shù)人的日常，能算996嗎？
面試官：算了算了，還是聊正題，你先跟我講講什么是并發(fā)？
安琪拉：并發(fā)就是存在兩個(gè)或多個(gè)線程，這些線程同時(shí)操作相同的物理機(jī)中的資源。
面試官：那并發(fā)跟并行有什么區(qū)別呢？
安琪拉：舉個(gè)生活中的例子就懂了：
你在打王者榮耀，這個(gè)時(shí)候女朋友找你視頻，你一直打完王者榮耀才接，說明你不支持并發(fā)(也不支持并行); 你在打王者榮耀，這個(gè)時(shí)候女朋友給你發(fā)了微信，你退出王者榮耀，回完微信再回到王者，微信和王者間來回切換，說明你支持并發(fā)，但不支持并行； 你在打王者榮耀，這個(gè)時(shí)候女朋友給你打電話，你邊打榮耀邊接電話，說明你支持并行。
并行的關(guān)鍵點(diǎn)是物理的“同時(shí)”，我們在單核CPU的時(shí)候，既能寫代碼也能聽歌，這個(gè)多線程實(shí)際是基于操作系統(tǒng)根據(jù)CPU時(shí)間片做的任務(wù)輪轉(zhuǎn)，是偽“同時(shí)”，只能說是并發(fā)，不能算并行，但是多核CPU可以支持每個(gè)核同時(shí)運(yùn)行任務(wù)，是真實(shí)的“同時(shí)”，是并行。
Erlang 之父 Joe Armstrong 畫了一張圖解釋了并發(fā)與并行的區(qū)別，Concurrent (并發(fā))，Parallel (并行)。
并發(fā)允許二隊(duì)小孩輪流使用咖啡機(jī)，并行是同時(shí)存在二臺咖啡機(jī)，二隊(duì)小孩同時(shí)使用，不沖突。
面試官：那高并發(fā)呢？你了解高并發(fā)嗎？
安琪拉：【心里想，該來的還是來了，要造火箭了】
你說High Concurrency（高并發(fā)）是吧（先拽句英文）。
通常我們談?wù)摬l(fā)的時(shí)候，更多的關(guān)注點(diǎn)在于線程安全，但是討論高并發(fā)時(shí)，關(guān)注點(diǎn)不僅僅是線程安全問題，而是如何在短時(shí)間內(nèi)處理大量請求，保證系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和吞吐量的可靠，更多關(guān)注的是穩(wěn)定性問題（SRE），高并發(fā)涉及的是完整的系統(tǒng)知識，線程安全只是其中一小部分。
高并發(fā)是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中需要考慮的一個(gè)重要因素之一，通常來說，就是通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)來保證系統(tǒng)能夠同時(shí)并行處理很多的請求。這就是大家常說的「 高并發(fā) 」。也就是說系統(tǒng)能夠在某一時(shí)間段內(nèi)提供很多請求，但是不會(huì)影響系統(tǒng)的性能。如果想設(shè)計(jì)出高可用和高性能的系統(tǒng)，就應(yīng)該從很多的方面來考慮，例如應(yīng)該從硬件、軟件、編程語言的選擇、網(wǎng)絡(luò)方面的考慮、系統(tǒng)的整體架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化等等多方面。這其中的每一點(diǎn)展開來說都要說很多的知識，安琪拉會(huì)在后續(xù)課程更新這部分內(nèi)容。
面試官：那你跟我講講你們系統(tǒng)的QPS有多少？
安琪拉：大促場景能有個(gè)10W+的QPS，日常業(yè)務(wù)高峰期也有2W+，其他時(shí)間幾千。
其實(shí)對于大部分的系統(tǒng)，幾十、幾百很正常，QPS能過千的就已經(jīng)不低了，有的業(yè)務(wù)會(huì)有峰值，QPS穩(wěn)定過萬的系統(tǒng)實(shí)際中不多，所以大家日常可以關(guān)注一下自己系統(tǒng)的QPS，這個(gè)問題面試經(jīng)常會(huì)問。
面試官：一般我們有什么工具可以模擬并發(fā)請求呢？
安琪拉：PostMan、Apache Bench（AB）、Jmeter，推薦使用Jmeter。
面試官：那你能寫段代碼，演示一下并發(fā)安全的問題嗎？
安琪拉：可以啊。筆遞給我一下，順便幫我拿下A4紙。
public class ConcurrencySafeTest {
private static int counter = 0;
public static void main(String[] args) {
//使用線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newCachedThreadPool();
//提交2000個(gè)任務(wù)
for(int i = 0; i < 2000; i++) {
threadPool.submit(new Add());
}
threadPool.shutdown();
System.out.println(counter);
}
static class Add implements Runnable {
@Override
public void run() {
counter++;
}
}
}
我們進(jìn)行計(jì)數(shù)操作，執(zhí)行2000次，預(yù)期的執(zhí)行結(jié)果應(yīng)該是2000，但是實(shí)際執(zhí)行結(jié)果如下：
1971
1987
因?yàn)椤恫l(fā)》系列是從基礎(chǔ)開始講的，上面的代碼部分內(nèi)容涉及到后面的一些內(nèi)容，比如線程池和線程的使用，這里只要大致了解并發(fā)的安全問題，后面會(huì)有詳細(xì)說明，后面面試官的問題作為擴(kuò)展閱讀。
面試官：看到你代碼中用了CachedThreadPool，那2000次任務(wù)執(zhí)行，CachedThreadPool 線程池創(chuàng)建了多少個(gè)線程？
安琪拉：答案是不確定，CachedThreadPool 緩存了線程（復(fù)用線程），沒有讓任務(wù)排隊(duì)，來一個(gè)任務(wù)，要么復(fù)用已有線程處理，要么新建一個(gè)線程處理。那我們怎么確定線程池創(chuàng)建過多少個(gè)線程呢？可以加一段代碼打印出來。
如下:
private static int counter = 0;
public static void main(String[] args) {
//使用線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newCachedThreadPool();
//提交2000個(gè)任務(wù)
for(int i = 0; i < 2000; i++) {
threadPool.submit(new Add());
}
threadPool.shutdown();
//打印最多使用線程數(shù)
System.out.println("largestPoolSize:" + threadPool.getLargestPoolSize());
System.out.println(counter);
}
輸出結(jié)果如下：
第一次:
largestPoolSize:11
1937
第一次:
largestPoolSize:14
1956
第一次:
largestPoolSize:31
1970
可以看到每次都不一樣，線程池之前有文章講過，這個(gè)系列后面還會(huì)深入講解。
關(guān)于 largestPoolSize, 注釋說明了，記錄線程池中最大的線程數(shù)。
/**
* Tracks largest attained pool size. Accessed only under
* mainLock.
*/
private int largestPoolSize;
面試官：看你代碼中寫了調(diào)用線程池的shutdown，那shutdown 和 shutdownNow 方法什么區(qū)別？
安琪拉：shutdown 是將線程池的狀態(tài)設(shè)置為SHUTWDOWN狀態(tài)，正在執(zhí)行的任務(wù)會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下去，沒有被執(zhí)行的則中斷。而shutdownNow則是將線程池的狀態(tài)設(shè)置為STOP，正在執(zhí)行的任務(wù)則被停止，沒被執(zhí)行任務(wù)的則返回。
源碼對比：
//shutdown
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
//設(shè)置線程池狀態(tài)為SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
interruptIdleWorkers();
onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
}
public List<Runnable> shutdownNow() {
List<Runnable> tasks;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
//設(shè)置線程池狀態(tài)為STOP
advanceRunState(STOP);
interruptWorkers();
//把隊(duì)列剩余等待執(zhí)行任務(wù)取出，返回
tasks = drainQueue();
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
return tasks;
}
面試官：線程池有哪幾種狀態(tài)？
安琪拉：5種，注意這里說的是線程池的狀態(tài)，不是線程的狀態(tài)。下面是線程池的狀態(tài)流轉(zhuǎn)圖：
本文是《并發(fā)》系列第一集，主要介紹了一些并發(fā)、并行、高并發(fā)的一些基礎(chǔ)概念，以及并發(fā)安全問題的案例，下一集講并發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)與優(yōu)勢和CPU多級緩存，以及一些內(nèi)存操作的指令，然后說Java內(nèi)存模型。
完整大綱參考：
-End-
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