我理解的Java併發基礎（一）：一些基本概念

1，什麼是併發？
　　在cpu角度講，多個cpu的核同時在工做。從Java的角度將，JVM在同一時刻在處理多個線程的請求。

2，爲何要併發？
　　併發適用於多核處理器，以解決單線程阻塞致使效率低的問題，儘量利用cpu空閒等待時間。

　　缺點：線程間的切換具備額外開銷。（用戶線程的上下文要複製到cpu線程上來執行）

3，cpu、進程、線程的關係
　　cpu：執行計算機指令
　　操做系統的進程：程序的一次執行
　　操做系統的線程：操做系統調度器的調度的基本單位，交由cpu執行
　　cpu的線程：存放要執行的數據、指令等，是cpu的基本執行單位

　　處理器的線程，與操做系統的進程，是 N:N 的關係。
　　操做系統的進程，與操做系統的線程，是1：N的關係。
　　因此，處理器線程與操做系統線程之間是 N:N 的關係。
　　一個進程至少有一個線程。線程不能跨域進程與訪問另外一個進程的內容。

備註：
　　一般cpu的線程和核心數對應，幾核就是幾線程。可是單個線程並不能讓單個cpu核滿載形成cpu浪費，因而有了超線程技術，即一個cpu核負責兩個或多個線程的運行。

4，多線程的使用方式
　　多線程的使用有兩種：協同式和搶佔式。
　　協同式的實現比較簡單，因爲是在當前線程主動觸發其餘線程並等待結果返回，對調用者來講是能夠感知的，不存在線程安全問題。缺點是等待的過程是阻塞的，線程阻塞會形成必定程度的浪費性能。好比Lua。而Java採用搶佔式。

5，多線程爭奪cpu使用權
　　cpu的基本調度單位是線程，由一個叫作「調度器（scheduler）」的操做系統的組件來調度。cpu的核會在一個 時間片 內執行用戶線程的操做。調度器會根據線程的優先級和線程的飢餓程度(等待時間)兩個因素來調度線程。

6，Java的線程與進程
　　jvm的線程與進程，是對操做系統的線程與進程的一種封裝，方便操做。

　　jvm將操做系統的進程，封裝爲Process（抽象類），惟一實現類是ProcessImpl。有建立工具類ProcessBuilder。jvm對進程的封裝提供很是少的api，由於制定者不主張在java中以建立進程的方式執行多任務。

　　jvm將操做系統的線程，封裝爲Runable接口，java.lang包下有兩個實現類，Thread和Shutdown。Shutdown是用來執行JVM關閉的時候的鉤子函數的。普通代碼實際運行的時候，須要一個Thread類的對象來.start(）來執行。這個.start()是一個synchronized方法，方法內部會調用native的.start0()交給操做執行。Thread類還提供不少native的方法來供調用。

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

7，線程的緩存與一致性規範
　　計算機的cpu的運算速度與內存的讀寫速度相差好幾個數量級，所以引入了高速緩存。每一個cpu的線程單獨配一個高速緩存。
　　帶來的問題：緩存一致性(CacheCoherence)。爲了解決緩存一致性的問題，要求各個處理器訪問緩存時遵循必定的協議（好比：MESI協議）。
　　Java虛擬機有本身的內存模型，虛擬機經過操做系統能夠操做cpu的線程和高速緩存，因此Java內存模型定義瞭如何解決緩存一致性的規範。

8，線程間的數據通信
　　協同式自然具有線程間的通信能力。Java採用搶佔式，線程只與主內存交互。若是線程間須要通信的話，須要先將數據從線程本身的工做內存寫回到主內存，另一個線程再從主內容加載到它的線程。
　　每個java線程擁有本身的工做內存，全部的java線程共用一個主內存。

方便理解：
　　主內存對應java堆中的對象實例數據部分，物理硬件的主內存。
　　工做內存對應虛擬機棧中的部分區域，程序運行時主要訪問讀寫的是工做內存。
　　這種理解是片面的不許確的，但剛接觸的時候比較容易理解一些。

參考資料：

• 以上內容爲筆者平常瑣屑積累，已無從考究引用。若是有，請站內信提示。
• 進程與線程的一個簡單解釋
• Java 中的進程與線程