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<title>08 为什么多线程会带来性能问题?.md.html</title>
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<span>技术文章摘抄</span>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/00 由点及面,搭建你的 Java 并发知识网.md.html">00 由点及面,搭建你的 Java 并发知识网.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/01 为何说只有 1 种实现线程的方法?.md.html">01 为何说只有 1 种实现线程的方法?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/02 如何正确停止线程?为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的?.md.html">02 如何正确停止线程?为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/03 线程是如何在 6 种状态之间转换的?.md.html">03 线程是如何在 6 种状态之间转换的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/04 waitnotifynotifyAll 方法的使用注意事项?.md.html">04 waitnotifynotifyAll 方法的使用注意事项?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/05 有哪几种实现生产者消费者模式的方法?.md.html">05 有哪几种实现生产者消费者模式的方法?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/06 一共有哪 3 类线程安全问题?.md.html">06 一共有哪 3 类线程安全问题?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/07 哪些场景需要额外注意线程安全问题?.md.html">07 哪些场景需要额外注意线程安全问题?.md.html</a>
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<a class="current-tab" href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/08 为什么多线程会带来性能问题?.md.html">08 为什么多线程会带来性能问题?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/09 使用线程池比手动创建线程好在哪里?.md.html">09 使用线程池比手动创建线程好在哪里?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/10 线程池的各个参数的含义?.md.html">10 线程池的各个参数的含义?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/11 线程池有哪 4 种拒绝策略?.md.html">11 线程池有哪 4 种拒绝策略?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/12 有哪 6 种常见的线程池?什么是 Java8 的 ForkJoinPool?.md.html">12 有哪 6 种常见的线程池?什么是 Java8 的 ForkJoinPool?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/13 线程池常用的阻塞队列有哪些?.md.html">13 线程池常用的阻塞队列有哪些?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/14 为什么不应该自动创建线程池?.md.html">14 为什么不应该自动创建线程池?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/15 合适的线程数量是多少?CPU 核心数和线程数的关系?.md.html">15 合适的线程数量是多少?CPU 核心数和线程数的关系?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/16 如何根据实际需要,定制自己的线程池?.md.html">16 如何根据实际需要,定制自己的线程池?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/17 如何正确关闭线程池?shutdown 和 shutdownNow 的区别?.md.html">17 如何正确关闭线程池?shutdown 和 shutdownNow 的区别?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/18 线程池实现“线程复用”的原理?.md.html">18 线程池实现“线程复用”的原理?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/19 你知道哪几种锁?分别有什么特点?.md.html">19 你知道哪几种锁?分别有什么特点?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/20 悲观锁和乐观锁的本质是什么?.md.html">20 悲观锁和乐观锁的本质是什么?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/21 如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”?.md.html">21 如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/22 synchronized 和 Lock 孰优孰劣,如何选择?.md.html">22 synchronized 和 Lock 孰优孰劣,如何选择?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/23 Lock 有哪几个常用方法?分别有什么用?.md.html">23 Lock 有哪几个常用方法?分别有什么用?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/24 讲一讲公平锁和非公平锁,为什么要“非公平”?.md.html">24 讲一讲公平锁和非公平锁,为什么要“非公平”?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/25 读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则?.md.html">25 读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/26 读锁应该插队吗?什么是读写锁的升降级?.md.html">26 读锁应该插队吗?什么是读写锁的升降级?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/27 什么是自旋锁?自旋的好处和后果是什么呢?.md.html">27 什么是自旋锁?自旋的好处和后果是什么呢?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/28 JVM 对锁进行了哪些优化?.md.html">28 JVM 对锁进行了哪些优化?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/29 HashMap 为什么是线程不安全的?.md.html">29 HashMap 为什么是线程不安全的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/30 ConcurrentHashMap 在 Java7 和 8 有何不同?.md.html">30 ConcurrentHashMap 在 Java7 和 8 有何不同?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/31 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树?.md.html">31 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/32 同样是线程安全,ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别.md.html">32 同样是线程安全,ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/33 CopyOnWriteArrayList 有什么特点?.md.html">33 CopyOnWriteArrayList 有什么特点?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/34 什么是阻塞队列?.md.html">34 什么是阻塞队列?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/35 阻塞队列包含哪些常用的方法?add、offer、put 等方法的区别?.md.html">35 阻塞队列包含哪些常用的方法?add、offer、put 等方法的区别?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/36 有哪几种常见的阻塞队列?.md.html">36 有哪几种常见的阻塞队列?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/37 阻塞和非阻塞队列的并发安全原理是什么?.md.html">37 阻塞和非阻塞队列的并发安全原理是什么?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/38 如何选择适合自己的阻塞队列?.md.html">38 如何选择适合自己的阻塞队列?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/39 原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的?.md.html">39 原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/40 AtomicInteger 在高并发下性能不好,如何解决?为什么?.md.html">40 AtomicInteger 在高并发下性能不好,如何解决?为什么?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/41 原子类和 volatile 有什么异同?.md.html">41 原子类和 volatile 有什么异同?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/42 AtomicInteger 和 synchronized 的异同点?.md.html">42 AtomicInteger 和 synchronized 的异同点?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/43 Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别?.md.html">43 Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/44 ThreadLocal 适合用在哪些实际生产的场景中?.md.html">44 ThreadLocal 适合用在哪些实际生产的场景中?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/45 ThreadLocal 是用来解决共享资源的多线程访问的问题吗?.md.html">45 ThreadLocal 是用来解决共享资源的多线程访问的问题吗?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/46 多个 ThreadLocal 在 Thread 中的 threadlocals 里是怎么存储的?.md.html">46 多个 ThreadLocal 在 Thread 中的 threadlocals 里是怎么存储的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()?.md.html">47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/48 Callable 和 Runnable 的不同?.md.html">48 Callable 和 Runnable 的不同?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/49 Future 的主要功能是什么?.md.html">49 Future 的主要功能是什么?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/50 使用 Future 有哪些注意点?Future 产生新的线程了吗?.md.html">50 使用 Future 有哪些注意点?Future 产生新的线程了吗?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/51 如何利用 CompletableFuture 实现“旅游平台”问题?.md.html">51 如何利用 CompletableFuture 实现“旅游平台”问题?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/52 信号量能被 FixedThreadPool 替代吗?.md.html">52 信号量能被 FixedThreadPool 替代吗?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/53 CountDownLatch 是如何安排线程执行顺序的?.md.html">53 CountDownLatch 是如何安排线程执行顺序的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同?.md.html">54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/55 Condition、object.wait() 和 notify() 的关系?.md.html">55 Condition、object.wait() 和 notify() 的关系?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/56 讲一讲什么是 Java 内存模型?.md.html">56 讲一讲什么是 Java 内存模型?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/57 什么是指令重排序?为什么要重排序?.md.html">57 什么是指令重排序?为什么要重排序?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/58 Java 中的原子操作有哪些注意事项?.md.html">58 Java 中的原子操作有哪些注意事项?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/59 什么是“内存可见性”问题?.md.html">59 什么是“内存可见性”问题?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/60 主内存和工作内存的关系?.md.html">60 主内存和工作内存的关系?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/61 什么是 happens-before 规则?.md.html">61 什么是 happens-before 规则?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/62 volatile 的作用是什么?与 synchronized 有什么异同?.md.html">62 volatile 的作用是什么?与 synchronized 有什么异同?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/63 单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile?.md.html">63 单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/64 你知道什么是 CAS 吗?.md.html">64 你知道什么是 CAS 吗?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/65 CAS 和乐观锁的关系,什么时候会用到 CAS?.md.html">65 CAS 和乐观锁的关系,什么时候会用到 CAS?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/66 CAS 有什么缺点?.md.html">66 CAS 有什么缺点?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/67 如何写一个必然死锁的例子?.md.html">67 如何写一个必然死锁的例子?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/68 发生死锁必须满足哪 4 个条件?.md.html">68 发生死锁必须满足哪 4 个条件?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/69 如何用命令行和代码定位死锁?.md.html">69 如何用命令行和代码定位死锁?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/70 有哪些解决死锁问题的策略?.md.html">70 有哪些解决死锁问题的策略?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/71 讲一讲经典的哲学家就餐问题.md.html">71 讲一讲经典的哲学家就餐问题.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/72 final 的三种用法是什么?.md.html">72 final 的三种用法是什么?.md.html</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/73 为什么加了 final 却依然无法拥有“不变性”?.md.html">73 为什么加了 final 却依然无法拥有“不变性”?.md.html</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/74 为什么 String 被设计为是不可变的?.md.html">74 为什么 String 被设计为是不可变的?.md.html</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/75 为什么需要 AQS?AQS 的作用和重要性是什么?.md.html">75 为什么需要 AQS?AQS 的作用和重要性是什么?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/76 AQS 的内部原理是什么样的?.md.html">76 AQS 的内部原理是什么样的?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么?.md.html">77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/78 一份独家的 Java 并发工具图谱.md.html">78 一份独家的 Java 并发工具图谱.md.html</a>
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</li>
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</ul>
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</div>
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</div>
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<div class="sidebar-toggle" onclick="sidebar_toggle()" onmouseover="add_inner()" onmouseleave="remove_inner()">
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<div class="sidebar-toggle-inner"></div>
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</div>
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<script>
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function add_inner() {
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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inner.classList.add('show')
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}
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function remove_inner() {
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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inner.classList.remove('show')
|
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||
}
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function sidebar_toggle() {
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||
let sidebar_toggle = document.querySelector('.sidebar-toggle')
|
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
||
|
||
let content = document.querySelector('.off-canvas-content')
|
||
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||
if (sidebar_toggle.classList.contains('extend')) { // show
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sidebar_toggle.classList.remove('extend')
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content.classList.remove('extend')
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} else { // hide
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sidebar_toggle.classList.add('extend')
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sidebar.classList.add('hide')
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content.classList.add('extend')
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}
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}
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function open_sidebar() {
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let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
|
||
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sidebar.classList.add('show')
|
||
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overlay.classList.add('show')
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}
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function hide_canvas() {
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
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let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
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||
sidebar.classList.remove('show')
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overlay.classList.remove('show')
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}
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</script>
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<div class="off-canvas-content">
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<div class="column col-12 col-lg-12">
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<div class="book-navbar">
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<!-- For Responsive Layout -->
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<i class="icon icon-menu"></i>
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<div class="book-post">
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<p id="tip" align="center"></p>
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<div><h1>08 为什么多线程会带来性能问题?</h1>
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<p>在本课时我们主要学习为什么多线程会带来性能问题?</p>
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<h2>什么是性能问题</h2>
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<p>在上一课时我们已经学习了多线程带来的线程安全问题,但对于多线程而言,它不仅可能会带来线程安全问题,还有可能会带来性能问题,也许你会奇怪,我们使用多线程的最大目的不就是为了提高性能吗?让多个线程同时工作,加快程序运行速度,为什么反而会带来性能问题呢?这是因为单线程程序是独立工作的,不需要与其他线程进行交互,但多线程之间则需要调度以及合作,调度与合作就会带来性能开销从而产生性能问题。</p>
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<p>首先,我们来了解究竟什么是性能问题?其实性能问题有许多的表现形式,比如服务器的响应慢、吞吐量低、内存占用过多就属于性能问题。我们设计优秀的系统架构、购置更多的 CDN 服务器、购买更大的带宽等都是为了提高性能,提高用户体验,虽然运行速度慢不会带来严重的后果,通常只需要我们多等几秒就可以,但这会严重影响用户的体验。有研究表明,页面每多响应 1 秒,就会流失至少 7% 的用户,而超过 8 秒无法返回结果的话,几乎所有用户都不会选择继续等待。我们引入多线程的一大重要原因就是想提高程序性能,所以不能本末倒置,不能因为引入了多线程反而程序运行得更慢了,所以我们必须要解决多线程带来的性能问题。</p>
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<h2>为什么多线程会带来性能问题</h2>
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<p>那么什么情况下多线程编程会带来性能问题呢?主要有两个方面,一方面是线程调度,另一个方面是线程协作。</p>
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<h2>调度开销</h2>
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<h3>上下文切换</h3>
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<p>首先,我们看一下线程调度,在实际开发中,线程数往往是大于 CPU 核心数的,比如 CPU 核心数可能是 8 核、16 核,等等,但线程数可能达到成百上千个。这种情况下,操作系统就会按照一定的调度算法,给每个线程分配时间片,让每个线程都有机会得到运行。而在进行调度时就会引起上下文切换,上下文切换会挂起当前正在执行的线程并保存当前的状态,然后寻找下一处即将恢复执行的代码,唤醒下一个线程,以此类推,反复执行。但上下文切换带来的开销是比较大的,假设我们的任务内容非常短,比如只进行简单的计算,那么就有可能发生我们上下文切换带来的性能开销比执行线程本身内容带来的开销还要大的情况。</p>
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<h3>缓存失效</h3>
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<p>不仅上下文切换会带来性能问题,缓存失效也有可能带来性能问题。由于程序有很大概率会再次访问刚才访问过的数据,所以为了加速整个程序的运行,会使用缓存,这样我们在使用相同数据时就可以很快地获取数据。可一旦进行了线程调度,切换到其他线程,CPU就会去执行不同的代码,原有的缓存就很可能失效了,需要重新缓存新的数据,这也会造成一定的开销,所以线程调度器为了避免频繁地发生上下文切换,通常会给被调度到的线程设置最小的执行时间,也就是只有执行完这段时间之后,才可能进行下一次的调度,由此减少上下文切换的次数。</p>
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<p>那么什么情况会导致密集的上下文切换呢?如果程序频繁地竞争锁,或者由于 IO 读写等原因导致频繁阻塞,那么这个程序就可能需要更多的上下文切换,这也就导致了更大的开销,我们应该尽量避免这种情况的发生。</p>
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<h2>协作开销</h2>
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<p>除了线程调度之外,线程协作同样也有可能带来性能问题。因为线程之间如果有共享数据,为了避免数据错乱,为了保证线程安全,就有可能禁止编译器和 CPU 对其进行重排序等优化,也可能出于同步的目的,反复把线程工作内存的数据 flush 到主存中,然后再从主内存 refresh 到其他线程的工作内存中,等等。这些问题在单线程中并不存在,但在多线程中为了确保数据的正确性,就不得不采取上述方法,因为线程安全的优先级要比性能优先级更高,这也间接降低了我们的性能。</p>
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</div>
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</div>
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<div style="float: left">
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/07 哪些场景需要额外注意线程安全问题?.md.html">上一页</a>
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</div>
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<div style="float: right">
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/09 使用线程池比手动创建线程好在哪里?.md.html">下一页</a>
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</div>
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</div>
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<a class="off-canvas-overlay" onclick="hide_canvas()"></a>
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