高并发编程有哪些规范？

高并发开发是构建高性能系统的核心挑战之一，其规范与标准需涵盖架构设计、编码实现、数据库优化、性能调优等多个层面。结合我司的设计与实践经验有如下标准：

一、架构设计规范

1. 分布式架构与负载均衡

   • 采用分布式架构拆分服务，降低单点压力，通过负载均衡（如Nginx、Kubernetes）分配流量。
   • 设计网络通信模块时，需支持低延迟和高吞吐量，推荐使用Netty等框架实现非阻塞通信。

2. 服务拆分与异步化

   • 将核心业务拆分为独立服务（如用户服务、订单服务），通过消息队列（如Kafka、RabbitMQ）实现异步解耦，提升系统响应速度。
   • 对耗时操作（如文件上传、批量处理）采用异步线程池或响应式编程（如Spring WebClient）。

3. 容错与扩展性

   • 通过熔断机制（如Resilience4j、Hystrix）防止雪崩效应，设置超时、重试策略，并结合服务注册发现（如Consul、Eureka）实现动态扩缩容。

二、编码规范与并发控制

1. 线程与线程池管理

   • 强制使用线程池：避免显式创建线程，需通过ThreadPoolExecutor定制参数（核心线程数、队列容量），禁止使用Executors创建易导致OOM的线程池。
   • 线程命名与追踪：自定义线程工厂命名线程（如UserThreadFactory），便于通过日志和工具（如jstack）排查问题。

2. 锁与同步机制

   • 锁粒度最小化：优先使用无锁数据结构（如ConcurrentHashMap），必要时采用对象锁而非类锁，避免在锁代码块中调用远程服务。
   • 死锁预防：对多个资源加锁时，保持一致的加锁顺序，避免循环依赖。

3. 线程安全与资源管理

   • 单例与工具类：确保单例对象的线程安全性，工具类（如日期处理）需使用ThreadLocal或线程安全类（如DateTimeFormatter）。
   • 资源释放：自定义ThreadLocal变量必须通过try-finally块清理，防止内存泄漏。

三、数据库与存储优化

1. 数据库设计规范

   • 数据类型优化：使用DECIMAL替代FLOAT存储精确数值，INT UNSIGNED存储IP地址，避免TEXT/BLOB类型直接存放大数据。
   • 索引与分库分表：根据查询模式设计复合索引，对高并发表进行水平拆分（如按用户ID哈希分片），结合读写分离提升吞吐量。

2. 事务与一致性

   • 乐观锁与悲观锁：低冲突场景（冲突概率<20%）使用乐观锁（基于版本号），高冲突场景（如金融交易）采用悲观锁（如SELECT FOR UPDATE）。
   • 最终一致性：通过消息队列实现本地事务与第三方调用的解耦，确保数据最终一致。

3. 缓存策略

   • 使用Redis等缓存中间件减少数据库压力，设置合理的过期时间和淘汰策略，对热点数据预加载或采用多级缓存。

四、性能与安全规范

1. 连接池与资源复用

   • 配置HTTP连接池（如Apache HttpClient）和数据库连接池（如HikariCP），避免频繁创建连接的开销。

2. 限流与降级

   • 基于令牌桶或漏桶算法（如Guava RateLimiter）限制QPS，结合服务降级策略（如返回兜底数据）保障核心功能可用。

3. 安全与隐私

   • 敏感数据（如用户手机号）需脱敏存储，遵循GDPR等法规，接口调用需HTTPS加密并验证签名防止篡改。

五、测试与监控标准

1. 压力测试与模拟

   • 使用JMeter或Gatling模拟高并发场景，结合WireMock模拟第三方接口异常（如超时、限流）。

2. 监控与日志

   • 集成Prometheus监控接口耗时、成功率，通过ELK收集日志，添加TraceID实现全链路追踪。

3. 契约测试与灰度发布

   • 基于OpenAPI生成接口文档，通过Pact验证消费者与提供者的契约一致性，新功能采用灰度发布逐步放量。

总结

通过以上规范，可系统化提升高并发系统的稳定性、扩展性和安全性。更多细节可参考相关开发手册和行业实践。