并发编程的核心是什么?
- 同步
- 互斥
- 分工
并发编程解决分工问题有哪些设计模式?
- Thread-Per-Message模式
- Worker Thread模式
- 生产者-消费者模式
简单说说Thread-Per-Message模式
将事情委托他人代办,有个好处,就是可以专心做自己事了。 编程也是这样,比如写一个HTTP Server,很显然只能在主线程中接收请求,而不能处理HTTP请求,因为若在主线程中处理HTTP请求,则同一时间只能处理一个请求,太慢了!这时就可以采取委托的思路,创建一个子线程,委托子线程去处理HTTP请求。
这种骚操作,在并发领域就是Thread-Per-Message模式(后文简称为 TPM):为每个任务分配一个独立线程。这也是最简单的一种分工方案。
Java 线程实现TPM
TPM最经典的应用场景就是网络编程的服务端实现。 服务端为每个客户端请求创建一个独立线程,当线程处理完请求后,自动销毁,这是最简单的并发处理网络请求的方法。
- 比如echo程序的服务端
但该实现不可能在实际生产使用,因为Java线程实在是个重量级对象:
- 创建线程比较耗时
- 线程占用的内存也较大
所以,为每个请求创建一个新的线程并不适合高并发。
难道TPM只是空想国?如果换一种实现,估计你会想到线程池,但引入线程池会增加复杂度。
语言、工具、框架本应是提供更高性能实现方案的,而不是用来否定方案的,TPM作为一种最简单的分工方案,Java语言支持不了,显然是Java语言本身设计问题。
Java线程和os线程一一对应,该做法本质上是将Java线程的调度权完全委托给os,而os在这方面非常成熟,所以这种做法的好处是稳定、可靠,但是也继承了os线程的缺点:创建成本高。为了解决这个缺点,J.U.C提供了线程池等工具类。但该方案并非唯一方案。
业界普遍使用的还有:
轻量级线程
在Java领域知名度不高,但和Go里的协程,本质都是一种轻量级线程。其创建成本很低,和创建一个普通对象类似;并且创建速度和内存占用相比os线程至少有一个数量级提升,所以基于轻量级线程实现TPM就完全没有问题。
Java也意识到轻量级线程的意义,OpenJDK的Loom项目就是要解决Java语言的轻量级线程问题。Loom 中的轻量级线程称为Fiber。
使用Fiber实现TPM。
Loom在设计轻量级线程时,也充分参考了当前Java线程的使用方式,所以学习成本还是很低的。只需将new Thread(()->{…}).start()
换成 Fiber.schedule(()->{})
。
在 Java 高并发领域,虽然不具备可行性,不过对一些并发度没那么高的异步场景,例如定时任务,采用 TPM完全没问题。