并发与高并发系列第一集-基础与概念

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我是靠谱客的博主个性巨人，最近开发中收集的这篇文章主要介绍并发与高并发系列第一集-基础与概念，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

面试官：看你简历上写，最近正在写并发编程方面的博客，是吧？

安琪拉：闲来无事，看看闲书，写写段子，承蒙读者厚爱，有此打算。

面试官：少跟我这拽文，“闲来无事”？阿里不用996吗？

安琪拉：修福报，你知道吗？… 技术人的日常，能算996吗？

面试官：算了算了，还是聊正题，你先跟我讲讲什么是并发？

安琪拉：并发就是存在两个或多个线程，这些线程同时操作相同的物理机中的资源。

面试官：那并发跟并行有什么区别呢？

安琪拉：举个生活中的例子就懂了：

你在打王者荣耀，这个时候女朋友找你视频，你一直打完王者荣耀才接，说明你不支持并发(也不支持并行);
你在打王者荣耀，这个时候女朋友给你发了微信，你退出王者荣耀，回完微信再回到王者，微信和王者间来回切换，说明你支持并发，但不支持并行；
你在打王者荣耀，这个时候女朋友给你打电话，你边打荣耀边接电话，说明你支持并行。

并行的关键点是物理的“同时”，我们在单核CPU的时候，既能写代码也能听歌，这个多线程实际是基于操作系统根据CPU时间片做的任务轮转，是伪“同时”，只能说是并发，不能算并行，但是多核CPU可以支持每个核同时运行任务，是真实的“同时”，是并行。

Erlang 之父 Joe Armstrong 画了一张图解释了并发与并行的区别，Concurrent (并发)，Parallel (并行)。

并发允许二队小孩轮流使用咖啡机，并行是同时存在二台咖啡机，二队小孩同时使用，不冲突。

面试官：那高并发呢？你了解高并发吗？

安琪拉：【心里想，该来的还是来了，要造火箭了】

你说High Concurrency（高并发）是吧（先拽句英文）。

通常我们谈论并发的时候，更多的关注点在于线程安全，但是讨论高并发时，关注点不仅仅是线程安全问题，而是如何在短时间内处理大量请求，保证系统响应时间和吞吐量的可靠，更多关注的是稳定性问题（SRE），高并发涉及的是完整的系统知识，线程安全只是其中一小部分。

高并发是现在互联网设计系统中需要考虑的一个重要因素之一，通常来说，就是通过严谨的设计来保证系统能够同时并行处理很多的请求。这就是大家常说的「高并发」。也就是说系统能够在某一时间段内提供很多请求，但是不会影响系统的性能。如果想设计出高可用和高性能的系统，就应该从很多的方面来考虑，例如应该从硬件、软件、编程语言的选择、网络方面的考虑、系统的整体架构、数据结构、算法的优化、数据库的优化等等多方面。这其中的每一点展开来说都要说很多的知识，安琪拉会在后续课程更新这部分内容。

面试官：那你跟我讲讲你们系统的QPS有多少？

安琪拉：大促场景能有个10W+的QPS，日常业务高峰期也有2W+，其他时间几千。

其实对于大部分的系统，几十、几百很正常，QPS能过千的就已经不低了，有的业务会有峰值，QPS稳定过万的系统实际中不多，所以大家日常可以关注一下自己系统的QPS，这个问题面试经常会问。

面试官：一般我们有什么工具可以模拟并发请求呢？

安琪拉：PostMan、Apache Bench（AB）、Jmeter，推荐使用Jmeter。

面试官：那你能写段代码，演示一下并发安全的问题吗？

安琪拉：可以啊。笔递给我一下，顺便帮我拿下A4纸。

public class ConcurrencySafeTest {

    private static int counter = 0;

    public static void main(String[] args) {
        //使用线程池
        ThreadPoolExecutor threadPool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newCachedThreadPool();
        //提交2000个任务
        for(int i = 0; i < 2000; i++) {
            threadPool.submit(new Add());
        }
        threadPool.shutdown();
        System.out.println(counter);
    }

    static class Add implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            counter++;
        }
    }
}

我们进行计数操作，执行2000次，预期的执行结果应该是2000，但是实际执行结果如下：

1971
1987

因为《并发》系列是从基础开始讲的，上面的代码部分内容涉及到后面的一些内容，比如线程池和线程的使用，这里只要大致了解并发的安全问题，后面会有详细说明，后面面试官的问题作为扩展阅读。

面试官：看到你代码中用了CachedThreadPool，那2000次任务执行，CachedThreadPool 线程池创建了多少个线程？

安琪拉：答案是不确定，CachedThreadPool 缓存了线程（复用线程），没有让任务排队，来一个任务，要么复用已有线程处理，要么新建一个线程处理。那我们怎么确定线程池创建过多少个线程呢？可以加一段代码打印出来。

如下:

private static int counter = 0;

public static void main(String[] args) {
//使用线程池
ThreadPoolExecutor threadPool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newCachedThreadPool();
//提交2000个任务
for(int i = 0; i < 2000; i++) {
threadPool.submit(new Add());
}
threadPool.shutdown();
//打印最多使用线程数
System.out.println("largestPoolSize:" + threadPool.getLargestPoolSize());
System.out.println(counter);
}

输出结果如下：

第一次:
largestPoolSize:11
1937
第一次:
largestPoolSize:14
1956
第一次:
largestPoolSize:31
1970

可以看到每次都不一样，线程池之前有文章讲过，这个系列后面还会深入讲解。

关于 largestPoolSize, 注释说明了，记录线程池中最大的线程数。

/**
* Tracks largest attained pool size. Accessed only under
* mainLock.
*/
private int largestPoolSize;

面试官：看你代码中写了调用线程池的shutdown，那shutdown 和 shutdownNow 方法什么区别？

安琪拉：shutdown 是将线程池的状态设置为SHUTWDOWN状态，正在执行的任务会继续执行下去，没有被执行的则中断。而shutdownNow则是将线程池的状态设置为STOP，正在执行的任务则被停止，没被执行任务的则返回。

源码对比：

//shutdown
public void shutdown() {
  final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
  mainLock.lock();
  try {
    checkShutdownAccess();
    //设置线程池状态为SHUTDOWN
    advanceRunState(SHUTDOWN);
    interruptIdleWorkers();
    onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
  } finally {
    mainLock.unlock();
  }
  tryTerminate();
}

public List<Runnable> shutdownNow() {
  List<Runnable> tasks;
  final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
  mainLock.lock();
  try {
    checkShutdownAccess();
    //设置线程池状态为STOP
    advanceRunState(STOP);
    interruptWorkers();
    //把队列剩余等待执行任务取出，返回
    tasks = drainQueue();
  } finally {
    mainLock.unlock();
  }
  tryTerminate();
  return tasks;
}

面试官：线程池有哪几种状态？

安琪拉：5种，注意这里说的是线程池的状态，不是线程的状态。下面是线程池的状态流转图：