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你为什么需要学习并发编程？
来源：极客时间
2021-08-27 18:26
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你好，我是王宝令，资深架构师，目前从事电商架构的设计工作。从毕业到现在，我前前后后写了 15 年的程序，刚毕业的时候从事证券业务的开发，开发语言是 C/C++，之后从事 ERP 产品的研发，开发语言主要是 C# 和 Java，最近几年主要是从事 Java 开发平台和基础中间件的设计开发工作。 还记得毕业后我接触的第一个项目是证券相关的，国外的同事用 C 语言写了一个内存数据库，代码写得极为简练优美，我当时怀着无比崇敬的心情把代码看了又看，看完感觉受益匪浅。不过兴奋之余，我也有些焦虑，因为其中一块并发相关的代码，我看得是云里雾里，总感觉自己没有悟透。 我下意识地告诉自己说这块的知识积累还不够，所以要勤学苦练。你可知道，15 年前相关的学习资料并不多，我的师傅向我推荐了《操作系统原理》这本教材，他说：“并发编程最早的应用领域就是操作系统的实现，你把这本书看懂了，并发的问题自然就解决了。”但是理论和实践之间总是有鸿沟的，之后好多年，最让我感到无助的还是处理并发相关的问题。 并发编程的掌握过程并不容易。我相信为了解决这个问题，你也听别人总结过并发编程的第一原则，那就是不要写并发程序。这个原则在我刚毕业的那几年曾经是行得通的，那个时候多核服务器还是一种奢侈品，系统的并发量也很低，借助数据库和类似 Tomcat 这种中间件，我们基本上不用写并发程序。或者说，并发问题基本上都被中间件和数据库解决了。 **但是最近几年，并发编程已经慢慢成为一项必备技能。** 这主要是硬件的驱动以及国内互联网行业的飞速发展决定的，现在 64 核的服务器已经飞入寻常百姓家，大型互联网厂商的系统并发量轻松过百万，传统的中间件和数据库已经不能为我们遮风挡雨，反而成了瓶颈所在。 于是，并发编程最近几年成为非常热门的领域，人才稀缺。但与此同时，关于并发编程的书籍也渐渐丰富起来了。所以当极客时间团队和我聊这个专栏的时候，我的第一个疑问就是目前市面上已经有很多这方面的图书了，而且很多都非常优秀，是否还有必要搞一个这样的专栏。 但是深入想过之后，我坚定了写作的信心。这些年接触的大部分同学，都是工作几年后很多技术突飞猛进，却只有并发编程成为瓶颈，虽然并发相关的类库他们也熟悉，却总是写不出正确、高效的并发程序，原因在哪里？我发现很多人是因为某个地方有了盲点，忽略了一些细节，但恰恰是这些细节决定了程序的正确性和效率。 而这个盲点有时候涉及对操作系统的理解，有时候又涉及一点硬件知识，非常复杂，如果要推荐相关图书，可能要推荐好几本，这就有点“大炮打蚊子”的感觉了，效率很差。同时图书更追求严谨性，却也因此失掉了形象性，所以阅读的过程也确实有点艰辛。 我想，如果能够把这些问题解决，那么做这个事情应该是有意义的。 例如，Java 里 synchronized、wait()/notify() 相关的知识很琐碎，看懂难，会用更难。但实际上 synchronized、wait()、notify() 不过是操作系统领域里管程模型的一种实现而已，Java SDK 并发包里的条件变量 Condition 也是管程里的概念，synchronized、wait()/notify()、条件变量这些知识如果单独理解，自然是管中窥豹。但是如果站在管程这个理论模型的高度，你就会发现这些知识原来这么简单，同时用起来也就得心应手了。 管程作为一种解决并发问题的模型，是继信号量模型之后的一项重大创新，它与信号量在逻辑上是等价的（可以用管程实现信号量，也可以用信号量实现管程），但是相比之下管程更易用。而且，很多编程语言都支持管程，搞懂管程，对学习其他很多语言的并发编程有很大帮助。然而，很多人急于学习 Java 并发编程技术，却忽略了技术背后的理论和模型，而理论和模型却往往比具体的技术更为重要。 此外，Java 经过这些年的发展，Java SDK 并发包提供了非常丰富的功能，对于初学者来说可谓是眼花缭乱，好多人觉得无从下手。但是，Java SDK 并发包乃是并发大师 Doug Lea 出品，堪称经典，它内部一定是有章可循的。那它的章法在哪里呢？ **其实并发编程可以总结为三个核心问题：分工、同步、互斥。** 所谓分工指的是如何高效地拆解任务并分配给线程，而同步指的是线程之间如何协作，互斥则是保证同一时刻只允许一个线程访问共享资源。Java SDK 并发包很大部分内容都是按照这三个维度组织的，例如 Fork/Join 框架就是一种分工模式，CountDownLatch 就是一种典型的同步方式，而可重入锁则是一种互斥手段。 当把并发编程核心的问题搞清楚，再回过头来看 Java SDK 并发包，你会感觉豁然开朗，它不过是针对并发问题开发出来的工具而已，此时的 SDK 并发包可以任你“盘”了。 而且，这三个核心问题是跨语言的，你如果要学习其他语言的并发编程类库，完全可以顺着这三个问题按图索骥。Java SDK 并发包其余的一部分则是并发容器和原子类，这些比较容易理解，属于辅助工具，其他语言里基本都能找到对应的。 **所以，你说并发编程难学吗？** 首先，难是肯定的。因为这其中涉及操作系统、CPU、内存等等多方面的知识，如果你缺少某一块，那理解起来自然困难。其次，难不难学也可能因人而异，就我的经验来看，很多人在学习并发编程的时候，总是喜欢从点出发，希望能从点里找到规律或者本质，最后却把自己绕晕了。 我前面说过，并发编程并不是 Java 特有的语言特性，它是一个通用且早已成熟的领域。Java 只是根据自身情况做了实现罢了，当你理解或学习并发编程的时候，如果能够站在较高层面，系统且有体系地思考问题，那就会容易很多。 所以，我希望这个专栏更多地谈及问题背后的本质、问题的起源，同时站在理论、模型的角度讲解 Java 并发，让你的知识更成体系，融会贯通。最终让你能够得心应手地解决各种并发难题，同时将这些知识用于其他编程语言，让你的一分辛劳三分收获。 下面就是这个专栏的目录，你可以快速了解下整个专栏的知识结构体系。  当然，我们要坚持下去，不能三天打鱼两天晒网，因为滴水穿石非一日之功。 很多人都说学习是反人性的，开始容易，但是长久的坚持却很难。这个我也认同，我面试的时候，就经常问候选人一个问题：“工作中，有没有一件事你自己坚持了很久，并且从中获益？”如果候选人能够回答出来，那会是整个面试的加分项，因为我觉得，坚持真是一个可贵的品质，一件事情，有的人三分热度，而有的人，一做就能做一年，或者更久。你放长到时间的维度里看，这两种人，最后的成就绝对是指数级的差距。 我希望你能和我坚持下来，我们一起学习，一起交流，遇到问题不是简单地抱怨和逃避，而是努力探寻答案与解决方法。这一次，就让我们一起来坚持探索并发编程的奥秘，体会探索知识的乐趣。今天的文章是开篇词，我们的主菜很快就来，如果可以的话，还请在留言区中做个自我介绍，和我聊聊你目前的工作、学习情况，以及你在并发编程方面的学习痛点，方便我在后面针对性地给你讲解，这样，我们可以彼此了解。 **最后，感谢你对我的信任，我定会努力实现完美交付。**
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