并发学习记录01:进程和线程

进程

• 程序是由指令和数据组成，但是这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载到CPU，数据加载到内存。在指令运行中还需要用到磁盘和网络等系统资源。进程就是用来加载指令，管理内存，管理IO的。
• 当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的部分代码到内存，这时就开启了一个进程
• 进程可以看做程序的一个实例。大部分程序可以运行多个实例进程（如记事本），小部分程序只能启动一个实例（如迅雷）
• 程序是静态的，进程是动态的

线程

• 一个进程之内可以分为一到多个线程
• 一个线程就是一个指令流，将指令流的一条条指令以一定的顺序交给CPU执行
• JAVA中，线程作为最小的调度单位，进程作为资源分配的最小单位。
• 其实最终去执行代码的还是线程

二者对比

• 进程基本上是相互独立的，线程存在于进程的内部，线程属于进程
• 一个进程内部的线程可以共享这个进程的资源，如内存空间等
• 进程间通信较为复杂
  • 同一台计算机的进程通信成为IPC
  • 不同计算机之间的进程通信，需要通过网络，并遵守共同的协议，如HTTP
• 线程通信相对简单，因为它们共享进程内的内存，多个线程可以访问同一个共享变量
• 线程更加轻量，线程上下文的切换成本一般要比进程上下文的切换成本低。

并行与并发

并发

单核CPU下，线程实际上还是串行执行的。操作系统中有一个组件叫做任务调度器，将CPU的时间片分给不同的程序使用，只是由于CPU在线程间切换的非常快，给人的感觉是同时运行的，总结就是微观上串行，宏观上并行。这种线程轮流使用CPU的做法叫做并发，英文是concurrent。

并行

随着CPU核越来越多，每一个核都可以调度运行线程，这时候线程可以是并行的。

总结：

并发是同一时间段内做多件事情，同一时刻只做一件事情。
并行是同一时刻做多件事情。

应用

应用一：异步调用

从方法调用的角度来讲，如果

• 需要等待结果返回，程序才能运行就是同步调用
• 不需要等待结果返回，就能运行就是异步调用

设计

多线程可以让方法执行变为异步的，比如执行长时间才能完成的操作时，如果没有线程调度机制，这段时间调用者其他什么都做不了。

结论

比如在项目中，某个操作比较耗时而又不影响主线程，就可以开一个线程完成这个耗时的操作，避免阻塞主线程

tomcat的异步servlet也是类似目的，让用户线程处理耗时较长的操作，避免阻塞tomcat的工作线程

ui程序中，开线程进行其他操作，避免阻塞ui线程

应用二：提高效率

假设有多个计算任务，计算任务1需要花费10ms,计算任务2需要花费11ms，计算任务3需要花费9ms，汇总需要1ms。
如果是串行执行，那么总共花费时间为 10 + 11 + 9 + 1 = 31 ms
但是如果是四核CPU，分别开三个线程去执行计算任务1,2,3，这样计算时间只用11ms，加上汇总时间总共用12ms

注意

单核CPU下，多线程不能实际提高程序运行效率，只是为了能够在不同任务之间切换，不同线程轮流使用CPU，不至于一个线程总占用CPU，别的线程没法工作

多核CPU可以并行跑多个线程，但能否提高程序运行效率还是要分情况的。有些任务拆分之后并行执行可以提高程序的运行效率，但不是所有计算任务都能拆分。

IO操作不占用CPU，只是一般拷贝文件用的是阻塞IO，这种情况虽然不用CPU，但是需要等待IO结束，也没能充分利用线程