一、并发与高并发的核心概念
并发指系统在同一时间段内处理多个任务的能力,通过时间片轮转实现任务的交替执行。而并行则是多核处理器同时执行多个任务的真实并行处理能力。高并发场景下,系统需应对大量用户请求,若处理不当会导致资源耗尽和数据错乱等问题。
线程作为CPU调度的基本单位,与进程共享堆和方法区资源,但拥有独立的程序计数器与栈空间。多线程通过共享进程资源减少上下文切换成本,成为高并发场景下的关键技术方案。
二、多线程处理机制与实现
Java提供两种基础线程实现方式:
- 继承Thread类:直接重写run方法实现线程逻辑
- 实现Runnable接口:更灵活的方式,支持多继承特性
现代开发推荐使用ExecutorService
框架管理线程生命周期,通过线程工厂和拒绝策略实现更精细的控制。关键代码示例如下:
ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor( 4, // 核心线程数 8, // 最大线程数 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue(100) );
三、高并发性能优化策略
提升系统并发能力的核心方法包括:
- 锁优化:采用分段锁、读写锁或CAS无锁机制减少竞争
- 并发集合:使用ConcurrentHashMap替代同步容器提升吞吐量
- 异步处理:结合CompletableFuture实现非阻塞IO操作
- 资源复用:通过对象池技术降低GC频率
四、线程池配置与最佳实践
线程池参数配置需考虑业务特性:
参数 | 说明 | 建议值 |
---|---|---|
corePoolSize | 常驻线程数 | CPU核数+1 |
maximumPoolSize | 最大线程数 | CPU核数*2 |
keepAliveTime | 空闲线程存活时间 | 30-60秒 |
建议采用动态线程池配置,通过监控指标实时调整参数。拒绝策略推荐使用CallerRunsPolicy避免任务丢失。
高并发系统的构建需要多维度技术配合:通过合理的线程模型设计降低资源竞争,结合分布式缓存和负载均衡提升横向扩展能力,最终实现系统吞吐量与响应时间的平衡优化。