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并发编程概观

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一.并发编程是什么

    与串行编程对应,串行编程只有一个执行流,而并发编程有多个执行流。

 

二.并发编程为什么

    根源在于Amdahl ‘s law,可以通过并行化来提高计算速度,提高的比率为1/(p+(1-p)/n),其中p为无法并行的百分比,n为并行轨道。

    对一个程序,要分析每个部分使用的资源,cpu,内存,io(硬盘、网络、人)。

 

    对计算密集型程序,提高cpu使用率,比如原来串行编程只有一个执行流,只用了cpu的一个核,现在并发了,可以用好几个cpu了。

    对IO密集型程序,提高IOCPU的使用率,比如原来我要抓一个html页面上的所有东西,如果单个单个的去抓,每次我都等上一个完结才可以进行下一个;现在并发了,同时起好几个线程,当一个线程在等网络io的时候,另一个线程可以继续发送请求。这样IO的利用率得到了提高,我抓页面的速度也快了。

    对WEB服务器,如果顺序处理所有用户的请求,由于程序执行过程中用到的资源有CPU的时间片,硬盘,网络,数据库,当处理调用网络接口或等待数据库时,CPU是空闲的,另外网络和数据库的处理能力一般也不是饱和的。如果采用并发编程,网络带宽和CPU空闲时间可以得到充分利用。总的处理时间缩短了。

 

三.并发编程的问题

    问题就是现在有多个执行流了,他们之间的交互怎么办,共享的一些资源怎么办,即协同,竞争问题。

而这两个问题的解决方案,又可能引发其他问题,比如:死锁,饥饿,性能下降。

还有容易引入的BUG,比如竞态条件(race condition

 

四.并发编程的常用解决方案

    最重要的是不要有共享变量的操作,比如每个线程只操作线程私有的变量,局部变量。

    然后利用已经有的并发机制,比如web服务器,数据库。

    然后利用语言中已经有的并发机制。

对于竞争,最常用的方案是锁,在用这个资源之前,必须申请锁,不然就阻塞

对于协同,想起一种是信号量,比如一个线程A要等另一个线程B完成一个操作才能继续往下执行,这个时候如果条件不符,线程A可以等待,直到线程B发信号说明操作完成。或者线程A不停地去查看线程B有没有操作完成。

        

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