当提起这三个词的时候,是不是很多人都认为分布式=高并发=多线程?
当面试官问到高并发系统可以采用哪些手段来解决,或者被问到分布式系统如何解决一致性的问题,是不是一脸懵逼?
确实,在一开始接触的时候,不少人都会将三者混淆,误以为所谓的分布式高并发的系统就是能同时供海量用户访问,而采用多线程手段不就是可以提供系统的并发能力吗?
实际上,他们三个总是相伴而生,但侧重点又有不同。
什么是分布式?
分布式更多的一个概念,是为了解决单个物理服务器容量和性能瓶颈问题而采用的优化手段。
该领域需要解决的问题极多,在不同的技术层面上,又包括:分布式文件系统、分布式缓存、分布式数据库、分布式计算等,一些名词如Hadoop、zookeeper、MQ等都跟分布式有关。
从理念上讲,分布式的实现有两种形式:
水平扩展:当一台机器扛不住流量时,就通过添加机器的方式,将流量平分到所有服务器上,所有机器都可以提供相当的服务;
垂直拆分:前端有多种查询需求时,一台机器扛不住,可以将不同的需求分发到不同的机器上,比如A机器处理余票查询的请求,B机器处理支付的请求。
什么是高并发?
相对于分布式来讲,高并发在解决的问题上会集中一些,其反应的是同时有多少量:比如在线直播服务,同时有上万人观看。
高并发可以通过分布式技术去解决,将并发流量分到不同的物理服务器上。
但除此之外,还可以有很多其他优化手段:比如使用缓存系统,将所有的,静态内容放到CDN等;还可以使用多线程技术将一台服务器的服务能力最大化。
什么是多线程?
多线程是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术,它更多的是解决CPU调度多个进程的问题,从而让这些进程看上去是同时执行(实际是交替运行的)。
这几个概念中,多线程解决的问题是最明确的,手段也是比较单一的,基本上遇到的最大问题就是线程安全。
在JAVA语言中,需要对JVM内存模型、指令重排等深入了解,才能写出一份高质量的多线程代码。
总结一下:
●分布式是从物理资源的角度去将不同的机器组成一个整体对外服务,技术范围非常广且难度非常大,有了这个基础,高并发、高吞吐等系统很容易构建;
● 高并发是从业务角度去描述系统的能力,实现高并发的手段可以采用分布式,也可以采用诸如缓存、CDN等,当然也包括多线程;
● 多线程则聚焦于如何使用编程语言将CPU调度能力最大化。
分布式与高并发系统,涉及到大量的概念和知识点,如果没有系统的学习,很容易会杂糅概念而辨识不清,在面试与实际工作中都会遇到困难。这些知识点,可以按照以下的思维导图系统性的学习。
Java多线程与高并发实战实践
先来看看高并发多线程一些大厂并发面试题,看你能答出几道!
(1)synchronized的CPU原语级别是如何实现的?
(2)无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁有什么差别,升级过程如何?
(3)线程间通信,同机器进程间通信,跨机器进程间通信,各有什么方法?
(4)下列三种业务,应该如何使用线程池:

  • 高并发、任务执行时间短的业务
  • 并发不高、任务执行时间长的业务
  • 并发高、业务执行时间长的业务

(5)秒杀系统,如何能够撑住100W级别TPS(淘宝最高54万TPS)?
如果平时只有CRUD的经验,不了解多线程与高并发,面对这样面试题,大概率一头雾水。
Java高并发常问面试题

  • synchronized关键字的字节码原语;
  • volatile关键字的字节码原语;
  • synchronized与volatile的硬件级实现;
  • 无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁的升级过程;
  • 内存屏障的基本概念;
  • JVM规范如何要求内存屏障;
  • 硬件层级内存屏障如何帮助java实现高并发;
  • 面试第3题(线程间通讯)的8种解法;

Java多线程一线互联网常问面试题

  • 线程池的学与思;
  • 使用线程池的好与不好;
  • 为什么阿里开发手册建议自定义线程池;
  • 自定义线程池的最佳实践;
  • 常见线程池类型与应用场景:
  1. 比线程更牛X的线程,压测结果展现纤程的威力;

Java多线程

Java多线程技能

  • 进程和多线程的概念及线程的优点
  • 使用多线程
  • currentThread 0方法
  • isAlive 0方法
  • sleep 0方法
  • getId0方法
  • 停止线程
  • 暂停线程
  • yie1d方法
  • 线程的优先级
  • 守护线程

对象及变量的并发访问

  • synchroni zed同步方法
  • synchroni red同步语句块
  • volatile关键字

线程间通信

  • 等待/通知机制
  • 方法join的使用
  • 类ThreadLoca1的使用
  • 类Inheri tabl eThreadLocea1的使用

Lock的使用

  • 使用Reentr antLock类
  • 使用Reentr antReadWr iteLock类

定时器Timer

  • 定时器Timer的使用

单例模式与多线程

  • 立即加载/“饿汉模式”
  • 延迟加载/“懒汉模式”
  • 使用静态内置类实现单例模式
  • 序列化与反序列化的单例模式实现
  • 使用stati e代码块实现单例模式
  • 使用enum枚举数据类型实现单例模
  • 完善使用enum枚举实现单例模式

拾遗增补

  1. 线程的状态
  2. 线程组
  3. 使线程具有有序性
  4. Simpl eDateP ormat非线程安全
  5. 线程中出现异常的处理
  6. 线程组内处理异常
  7. 线程异常处理的传递

Java高并发实战
基础—结构化并发应用程序—活跃性、性能与测试—高级主题

基础知识

  • 线程安全性
  • 对象的共享
  • 对象的组合
  • 基础构建模块

线程安全性

  • 什么是线程安全性
  • 原子性
  • 竞态条件
  • 示例:延迟初始化中的竞态条件
  • 复合操作
  • 加锁机制
  • 内置锁
  • 重入
  • 用锁来保护状态
  • 活跃性与性能

对象的共享

  • 可见性
  • 失效数据
  • 非原子的64位操作
  • 加锁与可见性
  • Volatile变量
  • 发布与逸出
  • 线程封闭
  • Ad-hoc线程 封闭
  • 栈封闭
  • ThreadLoca1类
  • 不变性
  • Final域
  • 示例:使用Volatile类型来发布不可变对象
  • 安全发布
  • 不正确的发布:正确的对象被破坏
  • 不可变对象与初始化安全性
  • 安全发布的常用模式
  • 事实不可变对象
  • 可变对象
  • 安全地共享对象

对象的组合

  • 设计线程安全的类
  • 收集同步需求
  • 依赖状态的操作
  • 状态的所有权
  • 实例封闭
  • Java监视器模式
  • 示例:车辆追踪
  • 线程安全性的委托
  • 示例:基于委托的车辆追踪器
  • 独立的状态变里
  • 当委托失效时
  • 发布底层的状态变量
  • 示例:发布状态的车辆追踪器
  • 在现有的线程安全类中添加功能
  • 客户端加锁机制
  • 组合
  • 将同步策略文档化

基础构建模块

  • 同步容器类
  • 同步容器类的问题
  • 迭代器与Concurr ent-Modi ficatExcepti on
  • 隐藏迭代器
  • 并发容器
  • Concurr entHashMap
  • 额外的原子Map操作
  • CopyOnYri teArr ayList
  • 阻塞队列和生产者消费者模式
  • 示例:桌面搜索
  • 串行线程封闭
  • 双端队列与工作密职
  • 阻塞方法与中断方法
  • 同步工具类
  • 闭锁
  • Futur eT ask
  • 信号量
  • 栅栏

结构化并发应用程序

  • 任务执行
  • 取消与关闭
  • 线程池的使用
  • 图形用户界面应用程序

任务执行

取消与关闭

线程池的使用

图形用户界面应用程序

活跃性、性能与测试

  • 避免活跃性危险
  • 性能与可伸缩性
  • 并发程序的测试

避免活跃性危险

性能与可伸缩性

并发程序的测试

高级主题

  • 显式锁
  • 构建自定义的同步工具
  • 原子变里与非阻塞同步机制
  • Java内存模型

显式锁

  • Lock与Keentr antLock
  • 轮询锁与定时锁
  • 可中断的锁获取操作
  • 非块结构的加锁
  • 性能考 虑因素
  • 公平性

构建自定义的同步工具

  • 状态依赖性的管理
  • 示例:将前提条件的失败传递给调用者
  • 示例:通过轮询与休眠来实现
  • 简单的阻塞
  • 条件队列
  • 使用条件队列
  • 条件谓词
  • 过早唤醒
  • 丢失的信号

原子变里与非阻塞同步机制

  • Lock与Keentr antLock
  • 轮询锁与定时锁
  • 可中断的锁获取操作
  • 非块结构的加锁
  • 性能考虑因素
  • 公平性
  • 在synchu oni red和Reentr antLock之间进行选择
  • 读-写锁

Java内存模型

  • 什么是内存模型,为什么需要它
  • 平台的内存模型
  • 重排序
  • Java内存模型简介
  • 借助同步
  • 发布
  • 不安全的发布
  • 安全的发布
  • 安全初始化模式
  • 双重检查加锁
  • 初始化过程中的安全性

分布式

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