其实之前一直想专门写一篇，单独说一说Java的多线程与高并发，但是一直以来，都没有想到能够用什么比较有趣的表现形式去表达出来，而且网上充斥着很多类似的博客，有好的又不好的，有简介的有繁琐的，所以也一直没写。

但是想了想既然之前有这个想法，而且也已经好久没有写过博客了，索性还是写一写，尽量写的有意思一点。

   

另：之前的高并发&性能优化没有来得及往下写，实在是因为里面的东西太过于复杂，且最近正好换了工作，确实没有那么多时间去研究，现在写东西还是希望能多写点有用的，而不是书本照搬当笔记用，当然能力有限，写烂了，大家谅解一二，略过不看即可。

   

当然第一篇，我们依旧从概念开始，所以第一部分仍是概念。

   

【并发与并行】

从题目名词开始讲。

• 并发

并发，顾名思义，一起出发；

在你吃饭的时候，来了一个电话，如果你可以先接电话，然后再继续把饭吃完，这个叫并发；

但是如果你只能等饭吃完才可以去接电话，叫非并发（串行）。

所以，并发指的是处理多任务的能力，当你只能一件事情一件事情串行执行任务的时候，就是不支持并发的，当你可以多件事情一起执行的时候（轮替或者其他方式），就是支持并发的。

   

• 并行

还是举上面那个例子，当你吃饭的时候，来了一个电话，你边吃饭边接电话，这叫并行；

并行指的就是同时运行；支持并行的基础就是多线程。

   

【同步和异步】

同步和异步的概念一般用于方法。

• 同步　　

当一个方法开始执行，必须等这个方法执行结束，才可以往下执行，我们叫做同步。

同步主要用于上下有递进关系的代码，特点是有序，串行执行，逻辑简单，但是执行效率较低。

• 异步　　　　　

当一个方法开始执行，我们不必等这个方法执行结束，直接执行后面的内容，我们叫做异步。

（可以认为只是进行了一个消息的传递，调用后会立即返回）

异步在java里面主要使用线程（包括一些封装类也是如此）实现，特点是执行效率高，但是逻辑相对复杂，容易出问题。

   

【什么是高并发】

有果必有因，通俗来讲，多线程可以认为是高并发的一种表现形式或者解决方案，所以在讲多线程之前，我们先讲高并发。

高并发，指的是一个系统，在短时间内，收到大量操作请求的情况。

这种情况，一般而言主要发生在web系统中，比如：京东双十一，微博明星传出绯闻，12306春运抢票等等。

 

很容易理解的东西我们不过多的作诠释，以下几项，是高并发的常用指标：

• 响应时间（Response Time）

系统对请求作出的响应时间（一个请求从请求发出到请求结束的时间）

• 吞吐量（Throughput）

单位时间内处理的请求数量

• 每秒查询率QPS（Query Per Second）

每秒响应请求数。（其实与吞吐量指向同一个指标）

• 并发用户数

同时承载正常使用系统功能的用户数量。

   

这里需要注意的是，我们经常会将高并发和多线程放在一起讲，但是他们之间并不能划等号，多线程只是高并发在应用代码层面的一种解决方案，然而一般情况下，高并发还需要系统架构，硬件设施，网络等多方面的调优协助完成。

   

【雪崩效应】

雪崩效应，原本出现在密码学中，后来引申入高并发场景的一个概念。

在密码学中，雪崩效应（Avalanche effect）指加密算法（尤其是块密码和加密散列函数）的一种理想属性。

雪崩效应是指当输入发生最微小的改变（例如，反转一个二进制位）时，也会导致输出的剧变（如，输出中一半的二进制位发生反转）。

   

服务雪崩效应是一种因"服务提供者的不可用"（原因）导致"服务调用者不可用"（结果），并将不可用逐渐放大的现象。

服务雪崩的过程可以分为三个阶段：

1. 服务提供者不可用；
2. 重试加大请求流量；
3. 服务调用者不可用；

   

------如何避免

横向扩充服务------现在我们可以利用很多工具来保证服务不会挂掉，然后流量比较大的时候，可以横向扩充服务来保证业务的流畅。

限流（下个部分会讲）

熔断（下个部分会讲）

   

【高并发的四大利器】

对于软件系统而言，一般会有四大策略去保证应用的高并发：

• 缓存（cache）

　　把常用数据存储到可以快速获取的区域(缓存区)，以便重复利用，提高效率。

　　例如：从内存中读取数据时，先将常用的数据存放到缓存区，硬盘直接从缓存区读取。

   

   

• 降级

　　当服务出现问题或影响到核心流程时，需要暂时屏蔽掉，待高峰过后或问题解决后再打开；

   

• 限流

　　限流是高并发里面最重要也是最复杂的方法，当不可降级场景出现时，需要采用限流限制该场景的并发请求，有损服务而不是不服务。

　　通过对并发访问/请求进行限速或者一个时间窗口内的的请求进行限速来保护系统，一旦达到限制速率则可以拒绝服务、排队或等待、降级。

• • 超过阈值时策略：

　　　　定向到错误页或告知没有资源

　　　　返回兜底数据或默认数据，如商品详情页库存默认有货

• • 常见限流场景：

　　　　线程池

　　　　数据库连接池

　　　　并发请求数

　　　　接口调用速率

　　　　MQ的消费速率

• • 常见限流算法：

　　　　令牌桶：一个存放固定容量令牌的桶，按照固定速率往桶里添加令牌，请求获取令牌，令牌不足时拒绝请求。

　　　　漏桶：流入速率过快，超过桶的容量，拒绝请求。

　　　　计数器（简单粗暴）：当请求超过计数时，拒绝请求。

   

• 熔断

　　降级往往代表系统功能部分不可用，熔断代表的是完全不可用。
　　降级一般是客户端处理，熔断是在服务端处理的。
　　服务熔断一般是指软件系统中，由于某些原因使得服务出现了过载现象，为防止造成整个系统故障，从而采用的一种保护措施，所以很多地方把熔断亦称为过载保护。

   

【进程】

首先我们看一下百度百科的解释：

   

其实用大白话讲，进程其实就是指在系统中正在运行的一个应用程序；

比如：我们电脑中运行的QQ，微信，LOL，都是一个进程。

   

进程主要有以下几个特性：

• 独立性

　　进程是系统中独立存在的实体，它拥有自己独立的资源和自己私有的地址空间。

　　进程之间不可以直接访问资源和地址空间。

• 动态性

　　程序（App）是一个静态的指令集和，进程是一个正在执行中的指令集合，进程拥有自己的生命周期和不同的生命形态。

• 并发性

　　多个进程可以在单个处理器上并发执行，不会相互受到影响。（主要是依赖于线程和时间片）

　　一个进程里面可以由单个或者多个线程协同 完成任务。

   

【什么是多线程】

• 首先，什么是线程？

　　教科书说法，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单元。

　　一个进程可以有多个线程，但是一个线程只有一个父进程；

　　线程可以拥有自己的堆栈，程序计数器以及局部变量，但是不拥有系统资源。

　　

其实呢，学过操作系统大家都知道，其实对于单核单CPU而言，同时是只能运行一个任务的，也就是说，同时只能跑一个线程；

如果咱们的CPU只能线性执行，就是当你运行一个线程的时候，这个线程可能要等待网络，IO等相关的资源，这个时候CPU只能等待，这样CPU强大的运算能力就没有得到发挥，所以，产生了一个时间片的概念；

• • 时间片

CPU给每个线程分配了一部分时间去运行，虽然CPU同时只能运行一个线程，但是我们进行线程的快速切换之后，可以模拟出一个CPU同时运行多个线程的场景（其实主要还是CPU太快了），这样的话可以充分利用CPU计算速度快的优势。（对于时间片，有很多种不同的算法，有兴趣可以百度，这里不讲）

在引入时间片以后，咱们一块CPU就可以同时跑多个线程了。