并发编程中常见的设计模式

news/2024/4/23 4:08:00

之前查了一些设计模式,突然发现了并发编程中的一些设计模式,所以本文介绍下几种常见的几种模式:

  1. 生产者-消费者模式(Producer-Consumer Pattern)

    • 通过使用线程安全的队列(如Java中的BlockingQueue)来同步生产和消费过程,确保数据在多线程环境下的正确流动。
  2. 管程(Monitor Pattern)

    • 使用一个监视器对象(monitor),它管理着对共享资源的访问。Java中的synchronized关键字和ReentrantLock等工具类可以实现管程机制,保证同一时间只有一个线程访问临界区代码。
  3. Future模式

    • Future模式允许主线程异步地获取结果,而实际计算由其他线程完成。Java的Future接口就是这种模式的体现,通过它可以查询任务是否完成,并获取计算结果。
  4. 读写锁(Readers-Writers Pattern)

    • 提供不同的锁策略,允许多个线程同时读取共享资源,但在任何时候只允许一个线程修改资源。Java的ReentrantReadWriteLock实现了这一模式。
  5. 双检锁/双重检查锁定(Double-Checked Locking)

    • 在多线程环境下优化单例模式的一种方法,用于减少同步的开销。
  6. 不可变对象模式(Immutable Objects Pattern)

    • 创建一旦创建后就不能更改其状态的对象,从而避免并发问题。例如,在Java中String、Long等类都是不可变的,它们在并发环境中是线程安全的。
  7. 信号量(Semaphore Pattern)

    • 控制同时访问特定资源的线程数量,超过限制的线程必须等待。
  8. 工作窃取者模式(Work Stealing)

    • 在并行计算中,空闲线程可以从繁忙线程的工作队列中“偷取”任务来执行,以提高系统的整体效率。
  9. 活性与安全性条件(Liveness and Safety Conditions)

    • 不是具体的设计模式,但是一系列准则,如死锁预防、饥饿避免和活锁处理等,这些准则指导并发程序设计。
  10. 线程池模式(Thread Pool Pattern)

    • 重用已存在的线程而不是为每个新的任务创建新线程,可以控制并发级别和系统负载。
  11. 事件驱动架构(Event-Driven Architecture)

    • 虽然不是严格意义上的并发设计模式,但在高并发场景下常被采用,其中事件处理器可以在事件循环中并发处理多个事件。

以上模式适用于解决并发编程中的常见问题,比如资源共享、同步控制、线程通信、任务分配和执行效率等。更多内容,大家可以看下《Java异步编程实战》这本书。

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