《并发执行问题》课件2

《并发执行问题》ppt课件CATALOGUE目录并发执行概述并发执行中的问题并发执行的解决方案并发执行性能优化并发执行案例分析01并发执行概述0102并发执行的定义并发执行涉及到多个任务或进程的并行处理，这些任务或进程在时间上相互重叠，并共享处理器、内存等系统资源。并发执行是指在同一时间段内，多个任务或进程同时运行，共享系统资源，以提高系统整体性能和效率的过程。03并行计算在并行计算中，多个计算单元可以同时执行相同的任务，以提高计算速度。01多线程应用程序在多线程应用程序中，多个线程可以同时执行，共享程序中的数据和资源。02分布式系统在分布式系统中，多个节点可以同时处理任务，协同完成大型计算或数据处理任务。并发执行的场景并发执行能够充分利用系统资源，提高系统的整体性能和响应速度。提高系统性能通过并发执行，可以充分利用系统中的处理器、内存等资源，提高资源利用率。提高资源利用率对于一些大型任务或计算密集型任务，通过并发执行可以显著缩短任务完成时间。加快任务完成速度在多用户或高并发场景下，并发执行能够保证系统的稳定性和响应速度，提高用户体验。提高用户体验并发执行的重要性02并发执行中的问题竞态条件产生原因多个线程对共享资源的读写操作没有进行同步控制，导致不同线程之间相互干扰。竞态条件解决方法通过使用锁、信号量、互斥量等同步机制来确保同一时间只有一个线程访问共享资源，避免数据竞争。竞态条件定义在并发执行环境中，多个线程同时访问同一资源，导致数据不一致或结果不确定性的情况。竞态条件死锁产生原因资源分配不当、线程推进顺序不一致等。死锁解决方法避免死锁的常见策略包括按顺序申请资源、设置锁超时时间、使用死锁检测和恢复机制等。死锁定义在并发执行环境中，两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行的情况。死锁活锁定义在并发执行环境中，多个线程反复获取和释放资源，导致所有线程都无法正常执行的情况。活锁产生原因线程在竞争资源时过于谦让，不断放弃当前资源，导致其他线程也无法获得所需资源。活锁解决方法通过优化算法和资源分配策略，减少线程间的竞争，避免活锁的发生。活锁在并发执行环境中，某些线程由于长时间得不到所需资源而无法正常执行的情况。饥饿问题定义资源分配不均、优先级调度不当等。饥饿问题产生原因通过合理设置优先级、使用公平调度算法、限制线程数等方法来减少饥饿问题的发生。饥饿问题解决方法饥饿问题03并发执行的解决方案自旋锁当线程无法获取锁时，它会持续检查锁是否可用，直到获取到锁为止。读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入，提高了并发性能。互斥锁确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源，防止数据不一致。使用锁机制用于控制访问共享资源的线程数量。计数信号量用于保护临界区，确保同一时间只有一个线程可以执行。互斥信号量用于线程之间的同步，一个线程等待某个条件成立，另一个线程负责修改条件。条件信号量使用信号量机制123对共享数据进行加锁，确保在多线程环境下的原子性操作。加锁原子操作不需要加锁，通过特殊的指令或硬件支持实现原子性操作。无锁原子操作比较内存中的值与预期值，如果相等则交换该值，整个操作是原子的。比较和交换原子操作使用原子操作04并发执行性能优化线程切换是并发执行中的重要概念，频繁的线程切换会导致系统资源的浪费，降低程序的执行效率。通过合理安排任务和线程，减少线程切换的频率，提高线程的利用率，从而提升程序的执行效率。减少线程切换的开销优化策略线程切换开销使用线程池线程池的概念线程池是一种管理线程的机制，通过预先创建一定数量的线程，放入线程池中，以供程序调用。优势使用线程池可以避免频繁地创建和销毁线程，降低系统开销，提高程序的执行效率。异步编程的概念异步编程是一种编程模型，程序在执行过程中不会阻塞等待某个任务完成，而是继续执行后续的任务。优势使用异步编程可以提高程序的并发性能和响应速度，特别是在处理大量并发请求时，能够显著提升系统的吞吐量和性能。使用异步编程模型05并发执行案例分析总结词涉及多个账户和资金变动，需要保证数据一致性和原子性。详细描述在银行账户转账过程中，涉及到两个或多个账户之间的资金转移。为了保证数据的一致性和原子性，需要采取并发控制措施，如使用锁机制或事务处理，确保在转账过程中不会出现数据不一致或丢失的情况。银行账户转账案例多个线程同时访问和修改同一文件，可能导致数据损坏或丢失。总结词在多线程下载文件的情况下，多个线程可能同时访问和修改同一文件。为了避免数据损坏或丢失，需要采取并发控制措施，如文件锁定或线程同步，确保同一时间只有一个线程对文件进行操作，保证数据的完整性和一致性。详细描述多线程下载文件案例VS大量用户同时下单，需要保证订单处理的高效性和准确性。详细描述在高并发下单系统中，大量用户可能