Java程序員培訓(xùn)經(jīng)常遇到的幾個(gè)并發(fā)問題

編寫優(yōu)質(zhì)的并發(fā)代碼是一件難度極高的事情。Java語言從首個(gè)版本開始內(nèi)置了對(duì)多線程的支持，這一點(diǎn)在當(dāng)年是非常了不起的，但是當(dāng)我們對(duì)并發(fā)編程有了更深刻的認(rèn)識(shí)和更多的實(shí)踐后，實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程就有了更多的方案和更好的選擇。本文是對(duì)并發(fā)編程的一點(diǎn)總結(jié)和思考，同時(shí)也分享了Java 5以后的版本中如何編寫并發(fā)代碼的一點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。Java程序員培訓(xùn)經(jīng)常遇到的幾個(gè)并發(fā)問題:

為什么需要并發(fā)

并發(fā)其實(shí)是一種解耦合的策略，它幫助我們把做什么(目標(biāo))和什么時(shí)候做(時(shí)機(jī))分開。這樣做可以明顯改進(jìn)應(yīng)用程序的吞吐量(獲得更多的CPU調(diào)度時(shí)間)和結(jié)構(gòu)(程序有多個(gè)部分在協(xié)同工作)。做過Java Web開發(fā)的人都知道，Java Web中的Servlet程序在Servlet容器的支持下采用單實(shí)例多線程的工作模式，Servlet容器為你處理了并發(fā)問題。

誤解和正解

常見的對(duì)并發(fā)編程的誤解有以下這些：

并發(fā)總能改進(jìn)性能(并發(fā)在CPU有很多空閑時(shí)間時(shí)能明顯改進(jìn)程序的性能，但當(dāng)線程數(shù)量較多的時(shí)候，線程間頻繁的調(diào)度切換反而會(huì)讓系統(tǒng)的性能下降) -編寫并發(fā)程序無需修改原有的設(shè)計(jì)(目的與時(shí)機(jī)的解耦往往會(huì)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響) -在使用Web或EJB容器時(shí)不用關(guān)注并發(fā)問題(只有了解了容器在做什么，才能更好的使用容器)

下面的這些說法才是對(duì)并發(fā)客觀的認(rèn)識(shí)：

編寫并發(fā)程序會(huì)在代碼上增加額外的開銷 -正確的并發(fā)是非常復(fù)雜的，即使對(duì)于很簡(jiǎn)單的問題 -并發(fā)中的缺陷因?yàn)椴灰字噩F(xiàn)也不容易被發(fā)現(xiàn) -并發(fā)往往需要對(duì)設(shè)計(jì)策略從根本上進(jìn)行修改。

并發(fā)編程的原則和技巧

單一職責(zé)原則

分離并發(fā)相關(guān)代碼和其他代碼(并發(fā)相關(guān)代碼有自己的開發(fā)、修改和調(diào)優(yōu)生命周期)。

限制數(shù)據(jù)作用域

兩個(gè)線程修改共享對(duì)象的同一字段時(shí)可能會(huì)相互干擾，導(dǎo)致不可預(yù)期的行為，解決方案之一是構(gòu)造臨界區(qū)，但是必須限制臨界區(qū)的數(shù)量。

使用數(shù)據(jù)副本

數(shù)據(jù)副本是避免共享數(shù)據(jù)的好方法，復(fù)制出來的對(duì)象只是以只讀的方式對(duì)待。Java 5的java.util.concurrent包中增加一個(gè)名為CopyOnWriteArrayList的類，它是List接口的子類型，所以你可以認(rèn)為它是ArrayList的線程安全的版本，它使用了寫時(shí)復(fù)制的方式創(chuàng)建數(shù)據(jù)副本進(jìn)行操作來避免對(duì)共享數(shù)據(jù)并發(fā)訪問而引發(fā)的問題。

線程應(yīng)盡可能獨(dú)立

讓線程存在于自己的世界中，不與其他線程共享數(shù)據(jù)。有過Java Web開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人都知道，Servlet就是以單實(shí)例多線程的方式工作，和每個(gè)請(qǐng)求相關(guān)的數(shù)據(jù)都是用Servlet子類的service方法(或者是doGet或doPost方法)的參數(shù)傳入的。只要Servlet中的代碼只使用局部變量，Servlet就不會(huì)導(dǎo)致同步問題。Spring MVC的控制器也是這么做的，從請(qǐng)求中獲得的對(duì)象都是以方法的參數(shù)傳入而不是作為類的成員，很明顯Struts 2的做法就正好相反，因此Struts 2中作為控制器的Action類都是每個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)例。