网络上一个人也是孤独地.

并发编程的目的是为了让程序运行的更快，但是并不是启动更多的线程就能让程序最大限度的并发执行。在进行并发编程时，如果希望通过多线程执行任务让程序运行的更快，会面临非常多的挑战，如上下文切换问题、死锁问题、以及受限于硬件和软件的资源限制问题。
1、1上下文切换
即使是单核处理器也支持多线程执行代码，cpu通过给每个线程分配cpu时间片来实现这个机制。时间片是cpu分配给各个线程的执行时间，因为时间片非常短，所以cpu通过不停切换线程执行，让我们感到多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒。
cpu通过时间片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务。但是，在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换回这个任务时，可以加载这个任务的状态，所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。
1、1、1多线程一定快吗
下面的代码演示串行和并发执行并累加操作时间，请分析：并发执行一定比串行执行快吗？

/**
* 并发和串行执行测试
*/
public class ConcurrencyTest {
/** 执行次数 */
private static final long count = 100000l;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 并发计算
concurrency();
// 单线程计算
serial();
}
private static void concurrency() throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int a = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
a += 5;
}
System.out.println("concurrency :a=" + a);
}
});
thread.start();
int b = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
b--;
}
thread.join();
long time = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("concurrency :" + time + "ms,b=" + b);
}
private static void serial() {
long start = System.currentTimeMillis();
int a = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
a += 5;
}
int b = 0;
for (long i = 0; i < count; i++) {
b--;
}
long time = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("serial:" + time + "ms,b=" + b + ",a=" + a);
}
}

运行上述程序发现，当并发执行累加操作不超过百万时，速度比串行执行累加操作要慢。那么为什么会慢呢，这是因为线程有创建和上下文切换的开销。
1、1、2如何减少上下文切换
减少上线文切换的方法有无锁并发编程、CAS算法、使用最少线程和使用协程。
无锁并发编程：多线程竞争锁时，会引发上下文切换，所以多线程处理数据时，可以用一些办法来避免使用锁，如将数据的ID按hash算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据。
CAS算法：java并发包中的Atomic使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。
使用最少线程：避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态。
使用协程：在单线程里实现多任务的调度，并在单线程里维持多个任务间的切换。

1、2死锁
锁时非常有用的工具，运用场景非常多，但同时也会带来一些困扰，那就是可能引起死锁问题，一旦产生死锁，会造成系统功能不可用。下面这段代码会引起死锁，是线程t1和线程t2互相等待对方释放锁。

/**
* 死锁例子
*/
public class DeadLockDemo {

/** A锁 */
private static String A = "A";
/** B锁 */
private static String B = "B";

public static void main(String[] args) {
new DeadLockDemo().deadLock();
}

private void deadLock() {
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (A) {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (B) {
System.out.println("1");
}
}
}
});

Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (B) {
synchronized (A) {
System.out.println("2");
}
}
}
});
t1.start();
t2.start();
}
}

一旦出现死锁，业务是可感知的，因为不能继续提供服务了，只能dump线程查看到底哪个线程出现了问题。

避免死锁的几个常见方法：

避免一个线程同时获得多个锁
避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证每个资源只占用一个资源
尝试使用定时锁，使用Lock.tryLock(time)来替代使用内部锁机制
对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况

1、3资源限制的挑战