Java并发编程的优点和缺点,什么是线程安全

本文探讨并发编程的三大优点:提升资源利用率、确保公平性和编程便利性,同时指出其三大缺点:安全性、活跃性和性能问题。深入解析线程安全问题,包括并发i++、if-do例子,及解决策略如变量隔离、常量化和同步机制。

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并发编程的优点

1,从资源利用率的角度考虑,并发编程可以提高系统的资源利用率,最常见的是等待IO或等待HTTP返回与CPU资源浪费的矛盾。在并发的程序中CPU可以在等待这些低速设备时运行程序中的并发部分,这可以显著提高CPU资源的利用率。在多核计算机中并发也更容易发挥多核的优势。由于并发编程中的程序切换需要消耗一定的资源,所以并不是进程越多越好。
2,从公平性考虑,在一些设计场景中,比如多用户和程序对计算机资源具有同等的使用权。这用并发编程的时间片分配就可以很容易实现。
3,从编程的便利性考虑,在某些解决问题时,并发编程更容易模拟客观场景,解决这些问题。

并发编程的缺点

1,安全性问题。由于并发执行的场景下,程序的执行先后顺序是不可预测的,这就会导致一些错误。典型的是并发i++、if-do例子。
2,活跃性问题。指的是正常的操作无法继续执行下去的问题,安全性问题考虑的是『永远不发生糟糕的事情』,活跃性问题考虑的是『某件正确的事情最终会发生』。也就是不要出现死锁、饥饿、活锁(一直在做无用功)现象。
3,性能问题。比如多线程的并发,线程切换也是需要资源消耗的,如果发生了频繁的线程切换,这也是巨大的资源浪费。

什么是线程安全问题

由于并发执行的场景下,程序的执行先后顺序是不可预测的,这就会导致一些错误。这就是线程安全问题。典型的是并发i++、if-do例子。
通俗的说,当多个线程访问某个类时,这个类始终都能表现出正确的行为,那么就称这个类是线程安全的。否则是不安全的。
线程安全问题的核心就是对共享变量的访问控制。
考虑到三点:共享、变量、访问。从这三点解决线程安全性的问题的方法可以是:
1,变量不在线程之间共享访问。
2,变量在线程共享访问时是不可修改的,或者说这是一个常量。
3,对共享变量的访问使用了正确的同步。
对于第一种,常见的是尽量使用只有本线程访问的局部变量。对于第二种是,在满足需求的情况下,尽量将变量设置为不可变,比如final修饰的基本类型。对于第三种就需要各种同步机制了。对于复杂系统的线程安全改造是非常复杂的,原则上对变量的访问代码越少,访问途径越少,封装的约好,这种同步的设置就更容易。
用面向对象的抽象和封装会降低程序的性能,但是好的抽象和封装会使建模变得容易。编写并发程序时一种正确的编程方法是:首先保证代码正确,然后再提高代码的速度。最好是当性能测试结果和应用需求对比显示必须要提高性能了再提高。

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