《并發(fā)處理》課件

《并發(fā)處理》PPT課件

制作人：創(chuàng)作者時(shí)間：2024年X月目錄第1章簡(jiǎn)介第2章并發(fā)模型第3章并發(fā)編程第4章并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第5章并發(fā)容器第6章總結(jié)與展望01第1章簡(jiǎn)介

并發(fā)處理概述并發(fā)處理是指系統(tǒng)能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)或事件的能力，提高系統(tǒng)的效率和性能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種并發(fā)處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息量的爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和并發(fā)處理能力提出了更高的要求。響應(yīng)速度要求高0103

02各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景下都需要高效的并發(fā)處理來(lái)提高用戶(hù)體驗(yàn)和系統(tǒng)穩(wěn)定性。提高用戶(hù)體驗(yàn)并發(fā)處理的挑戰(zhàn)并發(fā)處理涉及到資源的競(jìng)爭(zhēng)和沖突，需要處理好鎖、同步、死鎖等問(wèn)題。資源競(jìng)爭(zhēng)并發(fā)處理的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，容易出現(xiàn)bug，需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和測(cè)試。復(fù)雜度高

提高系統(tǒng)響應(yīng)速度可以有效地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高用戶(hù)體驗(yàn)。

并發(fā)處理的優(yōu)勢(shì)充分利用多核處理器并發(fā)處理可以充分利用多核處理器的性能，提高系統(tǒng)的吞吐量。02第2章并發(fā)模型

并發(fā)模型概述并發(fā)模型是描述并發(fā)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為的抽象模型，有助于理解系統(tǒng)的工作原理和優(yōu)化設(shè)計(jì)。常見(jiàn)的并發(fā)模型包括管程、消息傳遞、事件驅(qū)動(dòng)等。

管程模型避免死鎖和競(jìng)爭(zhēng)條件解決共享資源同步和互斥訪問(wèn)問(wèn)題管理共享資源的訪問(wèn)提供方便的管理機(jī)制避免資源沖突確保程序穩(wěn)定性

消息傳遞模型實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信和同步通過(guò)消息進(jìn)行通信多進(jìn)程并發(fā)環(huán)境適用于分布式系統(tǒng)解耦合作用提高系統(tǒng)靈活性

系統(tǒng)響應(yīng)外部事件通過(guò)事件觸發(fā)處理0103提高系統(tǒng)性能支持異步IO02用戶(hù)交互體驗(yàn)適用于GUI編程消息傳遞模型通過(guò)消息通信實(shí)現(xiàn)同步適用于分布式系統(tǒng)事件驅(qū)動(dòng)模型響應(yīng)外部事件觸發(fā)適用于GUI編程

比較不同并發(fā)模型管程模型適用于共享資源同步提供方便的管理機(jī)制總結(jié)并發(fā)模型是并發(fā)處理系統(tǒng)的核心概念，通過(guò)不同的模型實(shí)現(xiàn)多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行。管程、消息傳遞和事件驅(qū)動(dòng)模型各具特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的模型來(lái)提高系統(tǒng)性能和效率。03第3章并發(fā)編程

并發(fā)編程基礎(chǔ)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)多任務(wù)執(zhí)行確保多線程環(huán)境下數(shù)據(jù)安全線程安全多個(gè)線程共享的數(shù)據(jù)或資源共享資源線程之間的等待與同步同步問(wèn)題多線程編程多線程編程是一種同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程的編程模式，可以提高程序的并發(fā)能力。常見(jiàn)編程語(yǔ)言如Java、Python、C++提供了豐富的多線程庫(kù)和工具，開(kāi)發(fā)人員可以利用這些工具實(shí)現(xiàn)多線程編程。

鎖機(jī)制保護(hù)共享資源，確保同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問(wèn)互斥鎖允許多個(gè)線程同時(shí)讀取數(shù)據(jù)，但只有一個(gè)線程寫(xiě)入數(shù)據(jù)讀寫(xiě)鎖在獲取鎖失敗時(shí)，循環(huán)等待直到成功獲取鎖的機(jī)制自旋鎖

保證多線程環(huán)境下操作的一致性操作一致性0103CompareAndSwap指令用于實(shí)現(xiàn)原子操作CAS指令02部分原子操作可以由硬件直接支持硬件支持總結(jié)并發(fā)編程涉及多線程編程、鎖機(jī)制和原子操作等知識(shí)，開(kāi)發(fā)人員需要深入了解這些概念才能編寫(xiě)高效、安全的并發(fā)程序。通過(guò)合理的線程管理和資源保護(hù)，可以提高程序的并發(fā)性能，減少出錯(cuò)概率。04第四章并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

用于阻塞隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)BlockingQueue0103

02無(wú)界非阻塞隊(duì)列ConcurrentLinkedQueueConcurrentSkipListMap基于跳表的并發(fā)映射實(shí)現(xiàn)

并發(fā)映射ConcurrentHashMap基于哈希表的并發(fā)映射實(shí)現(xiàn)并發(fā)集合在寫(xiě)入時(shí)復(fù)制舊數(shù)組的并發(fā)列表CopyOnWriteArrayList高效并發(fā)地支持鍵值操作ConcurrentHashMap雙端隊(duì)列，在兩端都能進(jìn)行高效插入刪除操作ConcurrentLinkedDeque

原子操作的長(zhǎng)整型AtomicLong0103

02高并發(fā)環(huán)境下的快速累加器LongAdder總結(jié)并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在多線程編程中起著重要作用，合理選擇并使用適合的并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提高程序的性能和穩(wěn)定性。

05第5章并發(fā)容器

并發(fā)棧支持多線程安全操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ConcurrentLinkedStack常見(jiàn)的并發(fā)棧ConcurrentArrayStack

并發(fā)棧并發(fā)棧是一種支持多線程安全操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在多線程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效的棧操作。ConcurrentLinkedStack、ConcurrentArrayStack等是常見(jiàn)的并發(fā)棧。

并發(fā)隊(duì)列支持多線程安全操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ConcurrentLinkedQueue常見(jiàn)的并發(fā)隊(duì)列PriorityBlockingQueue

Caffeine支持多線程安全操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的并發(fā)緩存

并發(fā)緩存ConcurrentHashMap支持多線程安全操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的并發(fā)緩存并發(fā)計(jì)算并發(fā)計(jì)算是一種支持多線程并發(fā)計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在多線程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效的計(jì)算操作。RecursiveTask、ForkJoinPool等是常見(jiàn)的并發(fā)計(jì)算工具。支持多線程并發(fā)計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)RecursiveTask0103

02常見(jiàn)的并發(fā)計(jì)算工具ForkJoinPool06第六章總結(jié)與展望

并發(fā)處理的挑戰(zhàn)并發(fā)處理涉及到很多復(fù)雜的問(wèn)題，包括死鎖、競(jìng)態(tài)條件、線程安全等，需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和測(cè)試。未來(lái)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)并發(fā)處理的需求會(huì)越來(lái)越大?？缍嗯_(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行并發(fā)處理分布式并發(fā)0103采用無(wú)鎖算法進(jìn)行并發(fā)編程無(wú)鎖并發(fā)02利用圖形處理器進(jìn)行并發(fā)計(jì)算GPU并發(fā)學(xué)習(xí)與實(shí)踐需要不斷地學(xué)習(xí)和實(shí)踐希望希望通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，你能夠?qū)Σl(fā)處理有更深入的理解和應(yīng)用

結(jié)語(yǔ)重要性并發(fā)處理是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中一個(gè)重要且復(fù)雜的問(wèn)題并發(fā)處理的發(fā)展在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用面臨著復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)也蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展機(jī)遇挑戰(zhàn)與機(jī)遇需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和測(cè)試算法的正確性測(cè)