30模式概念在并發(fā)編程中的應用匯報人：XX2023-12-23目錄并發(fā)編程基礎模式概念引入常見并發(fā)設計模式高級并發(fā)控制技巧實戰(zhàn)案例：電商系統(tǒng)高并發(fā)場景優(yōu)化總結與展望并發(fā)編程基礎01指在同一時間段內(nèi)，多個任務交替執(zhí)行，造成一種“同時”進行的假象。實際上，同一時刻只有一個任務在執(zhí)行。指在同一時刻，多個任務真正的同時執(zhí)行。這需要多核處理器或多臺處理機才能實現(xiàn)。并發(fā)（Concurrency）并行（Parallelism）并發(fā)與并行概念線程與進程區(qū)別操作系統(tǒng)中進行資源分配和調(diào)度的基本單位，擁有獨立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。進程間通信（IPC）相對復雜，需要借助操作系統(tǒng)提供的機制。進程（Process）進程內(nèi)的一個執(zhí)行單元，共享進程的資源（如內(nèi)存空間、文件描述符等）。線程間通信相對簡單，可以直接讀寫共享內(nèi)存。線程切換開銷較小，但可能導致數(shù)據(jù)競爭和同步問題。線程（Thread）指多個任務在執(zhí)行過程中存在依賴關系，需要等待其他任務完成后才能繼續(xù)執(zhí)行。常見的同步機制包括互斥鎖、條件變量、信號量等。同步（Synchronization）指任務之間不存在直接的依賴關系，可以獨立執(zhí)行。異步編程可以提高程序的響應性和并發(fā)性能，常見的異步機制包括回調(diào)函數(shù)、事件驅(qū)動、Promise/Future等。異步（Asynchronization）同步與異步機制模式概念引入02設計模式概述設計模式定義設計模式是在軟件設計中經(jīng)常遇到的一些問題的解決方案。這些解決方案是眾多軟件開發(fā)人員經(jīng)過長時間試驗和錯誤總結出來的。設計模式分類根據(jù)設計模式的目的和范圍，可以將其分為創(chuàng)建型、結構型和行為型三種類型。多個線程同時訪問共享資源時，可能會導致數(shù)據(jù)不一致或其他不可預測的行為。線程安全問題兩個或更多線程在等待對方釋放資源，導致程序無法繼續(xù)執(zhí)行。死鎖問題某些線程長時間得不到執(zhí)行，導致程序性能下降。饑餓問題并發(fā)編程中常見問題提供可重用解決方案01設計模式為常見并發(fā)問題提供了可重用的解決方案，避免了重復造輪子。02提高代碼質(zhì)量和可維護性使用設計模式可以使代碼結構更清晰、易于理解和維護。03優(yōu)化性能和資源利用通過合理地使用設計模式，可以優(yōu)化程序的性能和資源利用，提高系統(tǒng)的吞吐量和響應速度。模式在解決并發(fā)問題中作用常見并發(fā)設計模式0301確保一個類僅有一個實例，并提供一個全局訪問點。02在并發(fā)環(huán)境下，需要考慮多線程訪問時的線程安全問題。03實現(xiàn)方式包括懶漢式、餓漢式、雙重檢查鎖定等。Singleton（單例）模式提供一個創(chuàng)建對象的接口，但讓實現(xiàn)這個接口的類來決定實例化哪個類。工廠模式使得創(chuàng)建對象的代碼與客戶端代碼分離，降低了系統(tǒng)的耦合度。在并發(fā)編程中，工廠模式可以結合線程池等技術，實現(xiàn)對象的創(chuàng)建、管理和復用，提高系統(tǒng)性能和資源利用率。Factory（工廠）模式定義對象間的一種一對多的依賴關系，當一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都得到通知并被自動更新。在并發(fā)編程中，觀察者模式可以用于實現(xiàn)事件驅(qū)動編程，通過事件通知機制實現(xiàn)異步通信和并發(fā)處理。同時，需要注意線程同步和并發(fā)訪問的問題，以避免數(shù)據(jù)不一致和競態(tài)條件等問題。Observer（觀察者）模式高級并發(fā)控制技巧04死鎖預防策略通過破壞死鎖發(fā)生的四個必要條件（互斥條件、請求與保持條件、不剝奪條件和環(huán)路等待條件）中的一個或多個來預防死鎖的發(fā)生。例如，可以通過資源一次性分配策略（破壞請求與保持條件）或資源有序分配策略（破壞環(huán)路等待條件）來預防死鎖。死鎖處理策略當系統(tǒng)發(fā)生死鎖時，可以通過死鎖檢測與恢復機制來處理。常見的死鎖處理策略包括資源剝奪法、撤銷進程法和進程回退法等。這些策略通過撤銷或回退部分進程以解除死鎖狀態(tài)，使系統(tǒng)恢復正常運行。死鎖預防與處理策略VS資源池是一種用于管理和優(yōu)化資源使用的技術，它通過預先創(chuàng)建一組資源并將它們放入資源池中，以供多個并發(fā)進程共享使用。資源池可以有效地減少資源創(chuàng)建和銷毀的開銷，提高資源利用率和系統(tǒng)性能。應用場景資源池技術廣泛應用于各種需要頻繁創(chuàng)建和銷毀資源的場景，如數(shù)據(jù)庫連接池、線程池和對象池等。例如，在Web應用中，數(shù)據(jù)庫連接池可以避免頻繁地創(chuàng)建和銷毀數(shù)據(jù)庫連接，提高數(shù)據(jù)庫訪問效率和系統(tǒng)吞吐量。資源池技術資源池技術及應用場景分布式鎖實現(xiàn)原理分布式鎖是一種用于在分布式系統(tǒng)中實現(xiàn)互斥訪問的機制。它通?；诜植际揭恢滦运惴ǎㄈ鏡aft或Paxos）或分布式緩存（如Redis）來實現(xiàn)。分布式鎖的實現(xiàn)原理包括鎖的獲取、持有和釋放三個過程，其中涉及到鎖的唯一標識、超時機制、鎖的續(xù)期等關鍵技術點。要點一要點二優(yōu)缺點分析分布式鎖具有以下優(yōu)點：可以實現(xiàn)跨進程、跨節(jié)點甚至跨數(shù)據(jù)中心的互斥訪問；可以避免單點故障，提高系統(tǒng)的可用性和可靠性；可以根據(jù)業(yè)務需求靈活配置鎖的粒度和超時時間等。但是，分布式鎖也存在一些缺點：實現(xiàn)復雜度高，需要處理網(wǎng)絡分區(qū)、時鐘漂移等問題；性能相對較低，尤其是在高并發(fā)場景下；在某些場景下可能存在死鎖風險。分布式鎖實現(xiàn)原理及優(yōu)缺點分析實戰(zhàn)案例：電商系統(tǒng)高并發(fā)場景優(yōu)化05123用戶發(fā)起秒殺請求，系統(tǒng)驗證請求合法性，查詢庫存并鎖定，生成秒殺訂單，支付并減扣庫存。秒殺業(yè)務流程通過限流、排隊、異步處理等方式，控制同時發(fā)起秒殺請求的用戶數(shù)量，減輕系統(tǒng)壓力。并發(fā)訪問控制通過分布式鎖、數(shù)據(jù)庫事務等手段，確保庫存扣減的準確性，防止超賣或少賣現(xiàn)象。超賣與少賣問題商品秒殺業(yè)務邏輯梳理01流量削峰通過令牌桶、漏桶等算法，限制單位時間內(nèi)的請求處理量，平滑突發(fā)的高并發(fā)請求。02服務降級在秒殺高峰期，關閉非核心功能或降低部分服務的優(yōu)先級，確保核心流程的可用性。03流量預熱提前進行流量引導，將部分用戶請求分散到秒殺開始前的預熱階段，減輕秒殺高峰期的壓力。流量削峰填谷策略部署通過數(shù)據(jù)庫主從復制技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時備份和讀寫分離，提高系統(tǒng)吞吐量和數(shù)據(jù)安全性。主從復制寫操作優(yōu)化讀操作擴展將寫操作（如庫存扣減）集中在主庫進行，通過事務、鎖等手段確保數(shù)據(jù)一致性。通過添加從庫實例、使用負載均衡等手段，擴展讀操作的處理能力，滿足大量用戶的查詢需求。030201數(shù)據(jù)庫讀寫分離方案設計總結與展望0630模式概念介紹詳細闡述了30模式在并發(fā)編程中的定義、原理和作用，包括生產(chǎn)者-消費者模式、讀寫鎖模式、信號量模式等。并發(fā)編程基礎回顧了并發(fā)編程的基本概念，如進程、線程、同步、異步等，以及常見的并發(fā)問題和解決方法。30模式應用案例通過多個實例，演示了如何在不同場景下應用30模式來解決并發(fā)編程中的難題?；仡櫛敬握n程重點內(nèi)容

學員心得體會分享學員A通過本次課程，我深入理解了30模式在并發(fā)編程中的重要性，掌握了多種解決并發(fā)問題的方法，對今后的工作和學習有很大幫助。學員B課程中的案例分析非常實用，讓我能夠?qū)⒗碚撝R與實際應用結合起來，更好地理解和運用30模式。學員C通過學習，我意識到并發(fā)編程的復雜性和挑戰(zhàn)性，但同時也感受到了掌握正確方法后的成就感和滿足感。隨著計算機硬件性能的不斷提升和分布式系統(tǒng)的廣泛應用，并發(fā)編程的需求將越來越大，對程序員的要求也將越來越高。并發(fā)編程將持續(xù)發(fā)展未來