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根據(jù)上面java內(nèi)存模型定義中可以看到，java對象的數(shù)據(jù)都是在主內(nèi)存中，每個線程要去使用的時候，首先要通過read-load操作，將主內(nèi)存的數(shù)據(jù)加載到工作內(nèi)存中，成為一個數(shù)據(jù)副本，后面線程執(zhí)行引擎使用的時候，通過use-assign操作從工作內(nèi)存中將變量副本加載出來用于棧上計算，用完后通過store-write操作將工作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)回寫到主內(nèi)存中。整個過程如果不做并發(fā)控制，用最基本的兩個線程對同一個主內(nèi)存數(shù)據(jù)操作來舉例說明：

上圖是最基本的多線程并發(fā)修改的示例圖，兩個線程同時對一個變量值a進(jìn)行賦值操作，根據(jù)Java內(nèi)存模型中定義的那幾步操作來看，如果說不加鎖控制的情況下，會發(fā)生如圖中所示的場景，整形變量a初始值等于1，線程A對變量a進(jìn)行加1操作，線程B對變量a進(jìn)行加2操作，按理a最終應(yīng)該為4，但是由于發(fā)生了并發(fā)修改，導(dǎo)致a最終為3，原因很簡單，線程A在工作內(nèi)存中修改了變量a的值，但是還沒有往主內(nèi)存中寫的時候，線程B已經(jīng)從主內(nèi)存中讀取變量a的值進(jìn)行操作了，由于工作內(nèi)存是線程隔離的，因此線程B并不知道線程A修改了變量a的值，導(dǎo)致線程B讀取變量a的值是線程A修改之前的值，這個時候就發(fā)生了多線程的并發(fā)修改問題。因此，為了避免這種情況發(fā)生，我們應(yīng)該對多線程的并發(fā)修改做控制，也就是今天的主題，進(jìn)程內(nèi)的多線并發(fā)控制。

如何做并發(fā)控制

之前的文章里面也聊到過并發(fā)控制，但是講得比較淺，想在這里多聊一下并發(fā)控制相關(guān)的處理。一說到并發(fā)控制，可能很多人第一時間會想到鎖，其實(shí)鎖這個東西，不是個好東西，不得已的情況下，并不推薦用鎖來實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制。CPU是一個很昂貴的系統(tǒng)資源，現(xiàn)在一個CPU也就幾十個核，CPU的計算資源很寶貴，線程執(zhí)行的時候，是通過CPU的時間片輪轉(zhuǎn)方式執(zhí)行，如果進(jìn)行線程上下文切換，那么會浪費(fèi)CPU的時鐘，因此一個核也就適合1-2個線程占用執(zhí)行，如果通過鎖的方式來控制并發(fā)，那么可能會產(chǎn)生大量的block，導(dǎo)致上下文切換，非常浪費(fèi)CPU的時鐘，所以鎖是最后考慮的用作同步的方式。

進(jìn)程內(nèi)的隊列使用

如果多線程內(nèi)并發(fā)處理的地方比較多，那么看看能否從設(shè)計的角度來規(guī)避這個問題，例如事件驅(qū)動模型中，將多個線程中的請求，通過Disruptor的方式，聚合到一個線程中去處理，這個比較適合SEDA這種線程并發(fā)結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

這樣可以規(guī)避多線程的并發(fā)處理問題，當(dāng)然并不是說所有多線程并發(fā)控制都適合這么做，這是一種規(guī)避并發(fā)控制的思路，可以參考。

集合的合理使用

高并發(fā)下的集合使用，可能會想到ArrayList、HashMap這類沒有做并發(fā)控制的集合，在高并發(fā)下，要使用Collections的synchronized方法，轉(zhuǎn)換成裝飾過的類來進(jìn)行并發(fā)控制，如果是HashMap的話，采用ConcurrentHashMap來進(jìn)行并發(fā)控制，ConcurrentHashMap采用二次hash的方式來進(jìn)行分段并發(fā)控制，相比table的話，效率更高一點(diǎn)，適合寫比較多的環(huán)境。

COW（Copy On Write）

上面講的集合使用，其實(shí)還有一種方式可以考慮，就是COW寫時復(fù)制的方式，這種方式適合讀多寫少的環(huán)境，可以提高并發(fā)性能，guava里面有Lists.newCopyOnWriteArrayList()可以直接使用，map的話需要自己做控制，具體實(shí)現(xiàn)可以百度。

CAS（Compare And Swap）

CAS是一種系統(tǒng)原語，原語屬于操作系統(tǒng)用語范疇，是由若干條指令組成的，用于完成某個功能的一個過程，并且原語的執(zhí)行必須是連續(xù)的，在執(zhí)行過程中不允許被中斷，也就是說CAS是一條CPU的原子指令，不會造成所謂的數(shù)據(jù)不一致問題。CAS在Java中的應(yīng)用，即并發(fā)包中的原子操作類(Atomic系列)，從JDK 1.5開始提供了java.util.concurrent.atomic包，在該包中提供了許多基于CAS實(shí)現(xiàn)的原子操作類，使用起來很簡單，具體可以自行百度。

volatile內(nèi)存屏障的使用

可能很多新手沒有見過這個關(guān)鍵字，老程序猿對這個關(guān)鍵字也不熟悉，我也是之前看過很多資料，里面講到過volatile關(guān)鍵字的內(nèi)存屏障功能，但是這個關(guān)鍵字我感覺是java里面最難使用的一個關(guān)鍵字了，Disruptor里面采用volatile來替換鎖的案例非常成功，有興趣的可以看一下這篇文章《disruptor-memory-barrier》。

鎖的使用

直到最后，才是鎖的使用。這個也是大部分程序猿最熟悉的進(jìn)程內(nèi)并發(fā)控制的方式。目前鎖主要有synchronized關(guān)鍵字和concurrent包里面的lock，至于如何選擇synchronized和lock的使用場景，synchronized關(guān)鍵字是由JVM來控制內(nèi)部執(zhí)行的，每個object都有一個monitor，synchronized關(guān)鍵字就是去獲得這個monitor對象，有點(diǎn)類似于操作系統(tǒng)的PV操作，這個鎖是非公平鎖，適合競爭不激烈的情況，競爭激烈的時候性能沒有l(wèi)ock高。Lock是Concurrent包里面提供的，由JDK提供的鎖，有多種實(shí)現(xiàn)，這個使用非常靈活，適合復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景，但是這個lock一定要在try-finally中關(guān)閉，防止鎖死。所以一些簡單的業(yè)務(wù)場景，可以使用synchronized關(guān)鍵字，復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景可以考慮使用lock，具體的使用方式網(wǎng)上資料一大把，這里不細(xì)說了。

總結(jié)

之前一直對高并發(fā)應(yīng)用和性能情有獨(dú)鐘，也做過高并發(fā)產(chǎn)品，總之這條路太深了，涉及到的知識點(diǎn)很多，坑也很多，且行且珍惜。