我理解的Java并发基础（一）：一些基本概念

1，什么是并发？
　　在cpu角度讲，多个cpu的核同时在工做。从Java的角度将，JVM在同一时刻在处理多个线程的请求。

2，为何要并发？
　　并发适用于多核处理器，以解决单线程阻塞致使效率低的问题，尽量利用cpu空闲等待时间。

　　缺点：线程间的切换具备额外开销。（用户线程的上下文要复制到cpu线程上来执行）

3，cpu、进程、线程的关系
　　cpu：执行计算机指令
　　操做系统的进程：程序的一次执行
　　操做系统的线程：操做系统调度器的调度的基本单位，交由cpu执行
　　cpu的线程：存放要执行的数据、指令等，是cpu的基本执行单位

　　处理器的线程，与操做系统的进程，是 N:N 的关系。
　　操做系统的进程，与操做系统的线程，是1：N的关系。
　　因此，处理器线程与操做系统线程之间是 N:N 的关系。
　　一个进程至少有一个线程。线程不能跨域进程与访问另外一个进程的内容。

备注：
　　一般cpu的线程和核心数对应，几核就是几线程。可是单个线程并不能让单个cpu核满载形成cpu浪费，因而有了超线程技术，即一个cpu核负责两个或多个线程的运行。

4，多线程的使用方式
　　多线程的使用有两种：协同式和抢占式。
　　协同式的实现比较简单，因为是在当前线程主动触发其余线程并等待结果返回，对调用者来讲是能够感知的，不存在线程安全问题。缺点是等待的过程是阻塞的，线程阻塞会形成必定程度的浪费性能。好比Lua。而Java采用抢占式。

5，多线程争夺cpu使用权
　　cpu的基本调度单位是线程，由一个叫作“调度器（scheduler）”的操做系统的组件来调度。cpu的核会在一个 时间片 内执行用户线程的操做。调度器会根据线程的优先级和线程的饥饿程度(等待时间)两个因素来调度线程。

6，Java的线程与进程
　　jvm的线程与进程，是对操做系统的线程与进程的一种封装，方便操做。

　　jvm将操做系统的进程，封装为Process（抽象类），惟一实现类是ProcessImpl。有建立工具类ProcessBuilder。jvm对进程的封装提供很是少的api，由于制定者不主张在java中以建立进程的方式执行多任务。

　　jvm将操做系统的线程，封装为Runable接口，java.lang包下有两个实现类，Thread和Shutdown。Shutdown是用来执行JVM关闭的时候的钩子函数的。普通代码实际运行的时候，须要一个Thread类的对象来.start(）来执行。这个.start()是一个synchronized方法，方法内部会调用native的.start0()交给操做执行。Thread类还提供不少native的方法来供调用。

　　java.concurrent包下有Callable接口，能够有返回值（Future模式）。

7，线程的缓存与一致性规范
　　计算机的cpu的运算速度与内存的读写速度相差好几个数量级，所以引入了高速缓存。每一个cpu的线程单独配一个高速缓存。
　　带来的问题：缓存一致性(CacheCoherence)。为了解决缓存一致性的问题，要求各个处理器访问缓存时遵循必定的协议（好比：MESI协议）。
　　Java虚拟机有本身的内存模型，虚拟机经过操做系统能够操做cpu的线程和高速缓存，因此Java内存模型定义了如何解决缓存一致性的规范。

8，线程间的数据通信
　　协同式自然具有线程间的通信能力。Java采用抢占式，线程只与主内存交互。若是线程间须要通信的话，须要先将数据从线程本身的工做内存写回到主内存，另一个线程再从主内容加载到它的线程。
　　每个java线程拥有本身的工做内存，全部的java线程共用一个主内存。

方便理解：
　　主内存对应java堆中的对象实例数据部分，物理硬件的主内存。
　　工做内存对应虚拟机栈中的部分区域，程序运行时主要访问读写的是工做内存。
　　这种理解是片面的不许确的，但刚接触的时候比较容易理解一些。

参考资料：

• 以上内容为笔者平常琐屑积累，已无从考究引用。若是有，请站内信提示。
• 进程与线程的一个简单解释
• Java 中的进程与线程