并发编程之预备知识

1. 进程与线程

进程

• 程序由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至CPU,数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。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代码至内存，这时就开启了一个进程。
• 进程就可以视为程序的一个实例。大部分程序可以同时运行多个实例进程（例如记事本、画图、浏览器 等），也有的程序只能启动一个实例进程（例如网易云音乐、360 安全卫士等）

线程

• 一个线程之内可以分为一到多个线程
• 一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给cpu执行
• Java中，线程作为最小调度单位，进程作为资源分配的最小单位，在windows中进程时不活动的，只是作为线程的容器

对比

• 进程基本上相互独立，而线程存在于进程内，是进程的一个子集
• 进程拥有共享的资源，如内存空间，供其内部的线程共享
• 进程间通信较为复杂
  • 同一台计算机的进程通信称为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，例如HTTP
• 线程通信相对简单，因为它们共享进程的内存，一个例子是多个线程可以访问同一个共享变量
• 线程更轻量，线程上下文切换成本一般比进程上下文切换低

2.并行与并发

• 并发是同一时间应对多件事情的能力
• 并行是同一时间动手做多件事情的能力

例子：

• 家庭主妇做饭、打扫卫生、给孩子喂奶，她一个人轮流交替做这多件事，这时就是并发
• 家庭主妇雇了个保姆，她们一起这些事，这时既有并发，也有并行（这时会产生竞争，例如锅只有一口，一 个人用锅时，另一个人就得等待）
• 雇了3个保姆，一个专做饭、一个专打扫卫生、一个专喂奶，互不干扰，这时是并行

3.应用之异步调用

以调用角度来讲，如果

• 需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
• 不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步

3.1 设计

多线程可以让方法执行变为异步，比如说读取磁盘文件，假设读取操作花费了5秒，如果没有线程调度机制，这5秒cpu什么都做不了，其他代码都得暂停

3.2 结论

• 比如在项目中，视频文件需要转换格式等操作比较费时，这时开一个新线程处理视频转换，避免阻塞主线程
• tomcat的异步servlet也是类似的目的，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