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作者個(gè)人研發(fā)的在高并發(fā)場(chǎng)景下，提供的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的延遲消息隊(duì)列框架，具有精準(zhǔn)的定時(shí)任務(wù)和延遲隊(duì)列處理功能。自開(kāi)源半年多以來(lái)，已成功為十幾家中小型企業(yè)提供了精準(zhǔn)定時(shí)調(diào)度方案，經(jīng)受住了生產(chǎn)環(huán)境的考驗(yàn)。為使更多童鞋受益，現(xiàn)給出開(kāi)源框架地址：https://github.com/sunshinelyz/mykit-delay
寫(xiě)在前面
寫(xiě)【高并發(fā)專(zhuān)題】有一段時(shí)間了，一些讀者朋友留言說(shuō)，并發(fā)編程很難，學(xué)習(xí)了很多的知識(shí)，但是在實(shí)際工作中卻無(wú)從下手。對(duì)于一個(gè)線(xiàn)上產(chǎn)生的并發(fā)問(wèn)題，又不知產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因究竟是什么。對(duì)于并發(fā)編程，感覺(jué)上似乎是掌握了，但是真正用起來(lái)卻不是那么回事!
其實(shí)，造成這種現(xiàn)象的本質(zhì)原因就是沒(méi)有透徹的理解并發(fā)編程的精髓，而學(xué)好并發(fā)編程的關(guān)鍵是需要弄懂三個(gè)核心問(wèn)題：分工、同步和互斥
分工
比較官方的解釋為：分工就是將一個(gè)比較大的任務(wù)，拆分成多個(gè)大小合適的任務(wù)，交給合適的線(xiàn)程去完成，強(qiáng)調(diào)的是性能。
如果你還不能夠理解什么是分工，這里，我們可以做一個(gè)假設(shè)。假設(shè)你是一個(gè)XXX上市公司的CEO，你的工作是如何管理好你的公司。但是，就如何管理好公司而言，涉及到的任務(wù)就比較多了，我們可以將其看做一個(gè)很大的任務(wù)，這個(gè)很大的任務(wù)，細(xì)看的話(huà)可以包括：人員招聘和管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)、運(yùn)營(yíng)和推廣、公司稅務(wù)等等。那細(xì)化后這么多的任務(wù)交給你一個(gè)人去做，想必你一定是崩潰的。即使你能夠挺住，估計(jì)你一個(gè)人把這所有的任務(wù)完成，那黃花菜也就涼了!到時(shí)，估計(jì)你就會(huì)偷偷的躲在角落里唱“涼涼”了。。。
所以，如果你真的想管理好你的公司，你就需要將這些任務(wù)分解，分工細(xì)化，將人員招聘和管理的任務(wù)交給人力資源部門(mén)去完成，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)交給設(shè)計(jì)部門(mén)去完成，將產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)交給開(kāi)發(fā)部門(mén)去完成，將運(yùn)營(yíng)和推廣交給運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)部門(mén)去完成，將公司稅務(wù)交給財(cái)務(wù)部門(mén)去完成。此時(shí)，你的任務(wù)就是及時(shí)了解各個(gè)部門(mén)的工作情況，統(tǒng)籌并協(xié)調(diào)各部門(mén)的工作，并思考如何規(guī)劃公司的未來(lái)。
其實(shí)，這里你將管理公司的任務(wù)拆解、細(xì)化分工之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)各部門(mén)之間的工作是并行執(zhí)行的。比如：人力資源部門(mén)在管理員工的績(jī)效考核時(shí)，同時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)部門(mén)正在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)公司的產(chǎn)品，與此同時(shí)，公司的運(yùn)營(yíng)正在和設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)溝通如何更好的完善公司的產(chǎn)品，而推廣部門(mén)正在加大力度宣傳和推廣公司的產(chǎn)品。而財(cái)務(wù)部門(mén)正在統(tǒng)計(jì)和計(jì)算公司的各種財(cái)務(wù)報(bào)表等。一切都是那么的有條不紊!
所以，安排合適的人去做合適的事情，在實(shí)際工作中是非常重要的。這映射到并發(fā)編程領(lǐng)域也是同樣的道理。如果將所有的任務(wù)交給一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行，就好比將公司的所有事情交給你一個(gè)人去做一樣。等到把事情做完了，黃花菜也涼了。所以，在并發(fā)編程中，我們同樣需要將任務(wù)進(jìn)行拆解，分工給合適的線(xiàn)程去完成。
在并發(fā)編程領(lǐng)域，還需要注意一個(gè)問(wèn)題就是：分工給合適的線(xiàn)程去做。 也就是說(shuō)，應(yīng)該主線(xiàn)程執(zhí)行的任務(wù)不要交給子線(xiàn)程去做，否則，是解決不了問(wèn)題的。這就好比一家公司的CEO將如何規(guī)劃公司的未來(lái)交給一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員去做一樣，這不僅不能規(guī)劃好公司的未來(lái)，甚至?xí)c公司的價(jià)值觀(guān)背道而馳。
在JavaSDK中的：Executor、Fork/Join和Future都是實(shí)現(xiàn)分工的一種方式。
同步
在并發(fā)編程中的同步，主要指的是一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行完任務(wù)后，如何通知其他的線(xiàn)程繼續(xù)執(zhí)行，強(qiáng)調(diào)的是性能。
將任務(wù)拆分，并且合理的分工給了每個(gè)人，接下來(lái)就是如何同步每個(gè)人的任務(wù)了。
假設(shè)小明是一名前端開(kāi)發(fā)人員，他渲染頁(yè)面的數(shù)據(jù)需要等待小剛的接口完成，而小剛寫(xiě)接口又需要等待小李的服務(wù)開(kāi)發(fā)完成。也就是說(shuō)，任務(wù)之間是存在依賴(lài)關(guān)系的，前面的任務(wù)完成后，才能進(jìn)行后面的任務(wù)。
對(duì)于實(shí)際工作中，這種任務(wù)的同步，大多數(shù)靠的是人與人之間的溝通，小李的服務(wù)寫(xiě)完了，告訴小剛，小剛則馬上進(jìn)行接口開(kāi)發(fā)，等小剛的接口開(kāi)發(fā)完成后，又告訴了小明，小明馬上調(diào)用接口將返回的數(shù)據(jù)渲染在頁(yè)面上。
這種同步機(jī)制映射到并發(fā)編程領(lǐng)域，就是一個(gè)線(xiàn)程的任務(wù)執(zhí)行完畢之后，通知其他的后續(xù)線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù)。
對(duì)于這種線(xiàn)程之間的同步，我們可以使用下面的 if 偽代碼來(lái)表示。
- if(前面的任務(wù)完成){
- 執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)
- }else{
- 繼續(xù)等待前面任務(wù)的執(zhí)行
- }
如果為了更能夠及時(shí)的判斷出前面的任務(wù)是否已經(jīng)完成，我們也可以使用 while 偽代碼來(lái)表示。
- while(前面的任務(wù)未完成){
- 繼續(xù)等待前面任務(wù)的執(zhí)行
- }
- 執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)
上述偽代碼表示的意義是相同的：當(dāng)線(xiàn)程執(zhí)行的條件不滿(mǎn)足時(shí)，線(xiàn)程需要繼續(xù)等待，一旦條件滿(mǎn)足，就需要喚醒等待的線(xiàn)程繼續(xù)執(zhí)行。
在并發(fā)編程領(lǐng)域，一個(gè)典型的場(chǎng)景就是生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型。當(dāng)隊(duì)列滿(mǎn)時(shí)，生產(chǎn)者線(xiàn)程需要等待，隊(duì)列不滿(mǎn)時(shí)，需要喚醒生產(chǎn)者線(xiàn)程;當(dāng)隊(duì)列為空時(shí)，消費(fèi)者線(xiàn)程需要等待，隊(duì)列不空時(shí)，需要喚醒消費(fèi)者。我們可以使用下面的偽代碼來(lái)表示生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型。
- 生產(chǎn)者
- while(隊(duì)列已滿(mǎn)){
- 生產(chǎn)者線(xiàn)程等待
- }
- 喚醒生產(chǎn)者
- 消費(fèi)者
- while(隊(duì)列為空){
- 消費(fèi)者等待
- }
- 喚醒消費(fèi)者
在Java的SDK中，提供了一些實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程之間同步的工具類(lèi)，比如說(shuō)：CountDownLatch、 CyclicBarrier 等。
互斥
同一時(shí)刻，只允許一個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)共享變量，強(qiáng)調(diào)的是線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù)的正確性。
在并發(fā)編程領(lǐng)域，分工和同步強(qiáng)調(diào)的是執(zhí)行任務(wù)的性能，而線(xiàn)程之間的互斥則強(qiáng)調(diào)的是線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù)的正確性，也就是線(xiàn)程的安全問(wèn)題。如果多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)共享變量，則可能會(huì)發(fā)生意想不到的后果，而這種意想不到的后果主要是由線(xiàn)程的可見(jiàn)性、原子性和有序性問(wèn)題產(chǎn)生的。而解決可見(jiàn)性、原子性和有序性問(wèn)題的核心，就是互斥。
關(guān)于互斥，我們可以用現(xiàn)實(shí)中的一個(gè)場(chǎng)景來(lái)描述：多個(gè)岔路口的車(chē)輛需要匯入一條道路中，而這條道路一次只能允許通過(guò)一輛車(chē)，此時(shí)，車(chē)輛就需要排隊(duì)依次進(jìn)入路口。
Java中提供的synchronized、Lock、ThreadLocal、final關(guān)鍵字等都可以解決互斥的問(wèn)題。
例如，我們以synchronized為例來(lái)說(shuō)明如何進(jìn)行線(xiàn)程間的互斥，偽代碼如下所示。
- //修飾方法
- public synchronized void xxx(){
- }
- //修飾代碼塊
- public void xxx(){
- synchronized(obj){
- }
- }
- //修飾代碼塊
- public void xxx(){
- synchronized(XXX.class){
- }
- }
- //修飾靜態(tài)方法
- public synchronized static void xxx(){
- }
總結(jié)并發(fā)編程旨在最大限度的利用計(jì)算機(jī)的資源，提高程序執(zhí)行的性能，這需要線(xiàn)程之間的分工和同步來(lái)實(shí)現(xiàn)，在保證性能的同時(shí)，又需要保證線(xiàn)程的安全，這就又需要保證線(xiàn)程之間的互斥性。而并發(fā)編程的難點(diǎn)問(wèn)題，往往又是由可見(jiàn)性、原子性和有序性問(wèn)題導(dǎo)致的。所以，我們?cè)趯W(xué)習(xí)并發(fā)編程時(shí)，一定要先弄懂線(xiàn)程之間的分工、同步和互斥。
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