java并发减少资源占用 java并发处理数据

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编程小天匠 2024-05-28 16:43:28

文章标签 java并发减少资源占用 java 多线程编程语言大数据 文章分类 Java 后端开发

java的并发机制及并发机制下数据安全问题的解决方案

说在前面：线程和进程
在提及多线程的时候，必须引入线程这个概念，而线程往往是和进程联系在一起的。线程和进程的关系，举一个例子，一家公司是一个进程，网景和京东是不同的两家公司，他们就是两个不同的进程，本质上来说，进程实际上指的是一个应用程序。而线程可以将其看做是刘强东和奶茶妹妹，他们是两个线程，在京东这个进程里面有两个线程。
进程（网景）和进程（京东）之间的资源是不会共享的，而同一个进程下的线程之间是会共享一部分资源的，当然并不是全部的资源都会共享。（刘强东和奶茶妹妹是有一部分的秘密可以共享的，但是他们也有各自的小秘密。）
并发机制及存在价值
如果把一个火车站看做是一个进程的话，那么多条检票窗口就是不同的线程，检票窗口多，检票效率就高。多线程的存在也同样是为了提高效率。
一个线程一个栈，多个栈并行，工作效率就高。
对于单核的CPU来说，多线程的本质其实是单线程
一个CPU就像一个大脑，一个大脑只能同时执行一个任务，对于多核的CPU来说，确实可以做到真正的并行，但对于单核CPU来说，一个时间只能同时进行一个任务，所以，对于单核的CPU来说，多线程其实本质上是单线程。
那么问题来了，既然单核的CPU的多线程其实本质是单线程，我们为何还称之为多线程呢？再举个栗子，小明准备写作业，可他有两个作业要写，但是他不想一个写完了再写另外一个，所以他想了一个特别的方法，一个作业写一个字，之后再写另一个作业，也只写一个字，这样轮流写，最终，我们可以看做他的两个作业是同时写完的。我们可以把小明看做是一个CPU，同时只能写一个作业（一个线程），但是，由于他在两个作业之间来回切换（抢夺时间片，获得执行权），总的来看，其实就是实现了同时完成两个作业（多线程并发）。
多线程的实现方式
java已经将多线程实现了，我们只需要继承就行了。
第一种方式：编写一个类，直接继承java.lang.Thread，重写run方法。

// 定义线程类
 public class MyThread extends Thread{
 	public void run(){
 	
 	}
 }
 // 创建线程对象
 MyThread t = new MyThread();
 // 启动线程。
 t.start();

第二种方式：编写一个类，实现java.lang.Runnable接口，实现run方法。

// 定义一个可运行的类
 public class MyRunnable implements Runnable {
 	public void run(){
 	
 	}
 }
 // 创建线程对象
 Thread t = new Thread(new MyRunnable());
 // 启动线程
 t.start();

注意：第二种方式实现了接口，比较常用，因为一个类实现了接口，它还可以去继承其它的类，更灵活。（java支持单继承，支持多实现）因此，在使用多线程的时候，常常采用第二种方式。

多并发下数据安全问题
如果两个线程同时对一个数据进行修改，在一个线程获取数据后，还未将修改的数据返回，而另一个线程在此时获取的数据，那么，就会出现数据安全问题。
多线程并发的数据安全问题的存在有三个条件：存在对数据的修改、多线程、共享数据。
多并发环境下追求数据安全
首先需要明确，虽然我们追求高效率，但是，数据的安全永远是需要放在第一位的，因此，在两个需要作出选择的时候，我们要首选数据安全，也正因此，我们在具备上述三个条件的时候，就不能采取多线程机制，只能采取单线程机制（线程同步机制）。
多并发环境下数据安全的解决方案
java的数据存在于三种变量里：

属性	位置	位置个数	是否满足上述三个条件	是否存在线程安全问题
实例变量	堆中	1 个	有可能	是
静态变量	方法区	1个	有可能	是
局部变量	栈	多个	不满足	是

以后，存储数据常常采用数据结构的方式进行存储数据。如果使用局部变量的话：建议使用：StringBuilder。因为局部变量不存在线程安全问题,选择StringBuilder。StringBuffer效率比较低。

ArrayList是非线程安全的。
Vector是线程安全的。
HashMap HashSet是非线程安全的。
Hashtable是线程安全的。

synchronized是一种锁机制，synchronized有三种写法：

第一种：同步代码块：灵活
		synchronized(线程共享对象){
			同步代码块;
		}

	第二种：在实例方法上使用synchronized
		表示共享对象一定是this
		并且同步代码块是整个方法体。
	
	第三种：在静态方法上使用synchronized
		表示找类锁。
		类锁永远只有1把。
		就算创建了100个对象，那类锁也只有一把。
	
	对象锁：1个对象1把锁，100个对象100把锁。
	类锁：100个对象，也可能只是1把类锁。

我们以后开发中应该怎么解决线程安全问题？是一上来就选择线程同步synchronize吗?不是，synchronized会让程序的执行效率降低，用户体验不好。系统的用户吞吐量降低。用户体验差。在不得已的情况下再选择线程同步机制。

第一种方案：尽量使用局部变量代替“实例变量和静态变量”。

第二种方案：如果必须是实例变量，那么可以考虑创建多个对象，这样
实例变量的内存就不共享了。（一个线程对应1个对象，100个线程对应100个对象，
对象不共享，就没有数据安全问题了。）

第三种方案：如果不能使用局部变量，对象也不能创建多个，这个时候
就只能选择synchronized了。线程同步机制。