并发编程体系概述
wptr33 2024-12-13 16:38 23 浏览
作者:京东自有品牌 周振
类别 | 定义 | 特点 | 应用场景 | Java中的使用 |
进程 (Process) | 计算机程序在操作系统中执行的实例 | - 独立性强、 拥有独立的内存空间、 创建和销毁开销大- 进程间通信复杂 | - 独立的应用程序 - 高隔离性任务,如数据库服务器 | - Java应用程序运行在JVM进程中 - 通过ProcessBuilder调用外部进程 |
线程 (Thread) | 进程中的执行单元,共享进程的内存空间和资源 | - 轻量级- 共享内存- 创建和销毁开销较小- 并发执行 | - 多任务处理,如GUI应用 - 并行计算 | - 使用java.lang.Thread类 - 利用java.util.concurrent包 - 线程池(ExecutorService)管理线程 |
协程 (Coroutine) | 更轻量级的并发单元,通过用户态上下文切换实现 | - 更轻量级- 非抢占式调度- 高效I/O处理 | - I/O密集型任务,如网络爬虫 高并发Web应用 | - Java本身不直接支持 - 使用Kotlin协程实现异步编程 |
协程在处理高并发和I/O密集型任务时,具有明显的优势,尤其是在编写异步代码时更加简洁和高效。然而,对于CPU密集型任务和传统的多任务处理,线程仍然是一个成熟且有效的选择。
选择协程还是线程,取决于具体的应用场景和需求。随着Kotlin协程在Java生态系统中的普及,越来越多的中间件和框架开始支持协程。
但是并不一定要使用协程,使用基于多线程的分布式并发框架也可以实现类似的效果、如akka、Spring WebFlux等。
多线程知识汇总
基础知识
具体可以查找我之前博客: https://blog.csdn.net/Zzhou1990/article/details/106008171
响应式编程
特性 | CompletableFuture | Stream | Optional | Observable (RxJava 1) | Observable (RxJava 2) | Flowable (RxJava 2) | Flux | Akka Streams |
可组合的 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
惰性的 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
可重用的 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? (部分) |
异步的 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
可缓存的 | ? | ? | ? | ? (需显式调用) | ? (需显式调用) | ? (需显式调用) | ? (需显式调用) | ? |
推送的 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
背压的 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
操作符融合 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Show me code
获取时间的并发问题
总结起来原因是System.currentTimeMillis调用了gettimeofday()
调用gettimeofday()需要从用户态切换到内核态;
gettimeofday()的表现受Linux系统的计时器(时钟源)影响,在HPET计时器下性能尤其差;
系统只有一个全局时钟源,高并发或频繁访问会造成严重的争用
所以中间件在获取时间时候会有一个单例线程。
分析文章地址 http://pzemtsov.github.io/2017/07/23/the-slow-currenttimemillis.html
阿里sentine获取时间工具类
public final class TimeUtil {
private static volatile long currentTimeMillis;
static {
currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
Thread daemon = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);
} catch (Throwable e) {
}
}
}
});
daemon.setDaemon(true);
daemon.setName("sentinel-time-tick-thread");
daemon.start();
}
public static long currentTimeMillis() {
return currentTimeMillis;
}
}
json转换的性能问题
List<VendorAllVo> vendorList = vendorInfoMapper.findVendorList();
log.info("日志输出:{}", JSONUtils.toJSONString(vendorList));
if(log.isInfoEnabled()){
log.info("日志输出:{}", JSONUtils.toJSONString(vendorList));
}
class User {
private long id;
private String name;
private String email;
}
public User getUserInfoLowPerformance(long userId) {
String key = USER_INFO_KEY + ":" + userId;
String jsonUser = (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
if (jsonUser == null) {
return null;
}
return new Gson().fromJson(jsonUser, User.class);
}
public User getUserInfo(long userId) {
Map<String, Object> userInfoMap = redisTemplate.opsForHash().entries(key);
if (userInfoMap.isEmpty()) {
return null;
}
user = new User();
user.setId((Long) userInfoMap.get("id"));
user.setName((String) userInfoMap.get("name"));
user.setEmail((String) userInfoMap.get("email"));
//...
}
循环处理
循环会将低性能代码放大,主要查看以下,使用异步或非核心操作不是必须在响应前完成。
查找数据O(1)、使用IO网络、缓存、磁盘、使用cpu等操作
流式编程
流程编程、caffeine缓存、批处理优化;减少阻塞等待
case改造案例:50ms -> 15ms
UMP和泰山
UMP秒级监控、强大泰山整合了UMP、链路追踪、硬件监控、负载均衡等,内部优秀的工具帮助监控性能问题;
通过UMP秒级监控作为入口,秒级监控需手动开启,限制接口50个
Tp99/Tp999;可用率等;下钻查看每个机器的流量,这些可以根据机器配置在NP平台调整权重以及负载策略,继续根据机器查看
??
生态和体系
并发&IO
并发&内存&CPU
JVM内存模型,不同的jdk版本;确保内存可见性和指令重排序的规则、以及线程的调度
JVM gc参数设置、包括gc频率、相关参数线程数
用户态和内核态切换。
并发&锁
选择不同的锁,会对并发产生比较大的影响;
锁分类 : 互斥锁、自旋锁、读写锁、乐观锁、悲观锁、锁分段(表锁、行锁、间隙锁)、无锁cas
https://blog.csdn.net/Zzhou1990/article/details/114393298?spm=1001.2014.3001.5501
并发&中间件
数据库、缓存、断路器(限流、降级、合并)、服务间调用、配置中心、链路追踪、日志、JMQ
基数和标准:一次Tcp连接时间、一次Http连接时间
如机器配置4核8g mysql, qps和tps 响应时间根据sql复杂度从几十ms~ns不等
如机器配置8核32C redis qps 响应时间从nms~100ms
其他:
堆外内存
减少gc、序列化和反序列化。
字节码增加
Ask gpt4.0 字节码增强如何提高代码性能
缓存行
64Kb、Disruptor、伪共享
https://tech.meituan.com/2016/11/18/disruptor.html
类似概念磁盘顺序读写
局部性原理和分支优化
空间局部性优化:使用数组、合理模型结构
较少分支、分支展开、条件合并
性能分析、火焰图 http://jagile.jd.com/shendeng/article/detail/1680
如何写出让CPU跑得更快的代码 = 如何写出让CPU缓存命中率更高的代码
并发不只是并发,他还是个策略问题:处理数据的时候选择合适的策略,可能数据很快就会跑出来。
问下chatgpt:从kafka架构设计角度说说高并发怎么实现、用户态和内核态、
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