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《Java并發編程實戰》讀書筆記-第1章 簡介

zhoutk / 2298人閱讀

摘要:線程允許同一個進程中同時存在多個程序控制流。線程也被稱為輕量級進程。現代操作系統中,都是以線程為基本的調度單位,而不是進程。

并發簡史

在早期的計算機中不包含操作系統,從頭至尾都只執行一個程序,并且這個程序能訪問計算機所有資源。操作系統的出現使得計算機每次能運行多個程序,并且不同的程序都在多帶帶的進程中運行:操作系統為各個獨立執行的進程分配內存、文件句柄、安全證書等。不同進程之間通過一些粗粒度的通信機制交換數據,包括:套接字、信號處理器、共享內存、信號量以及文件等。
之所以在計算機中加入操作系統來實現多個程序同時執行,主要基于以下原因:

資源利用率:在某些情況下,程序如果在等待某個外部操作執行完成的同時,可以運行另一個程序,那無疑將提高資源的利用率。
公平性:通過粗粒度的時間分片運行方式,使得不同的用戶和程序對于計算機上的資源有著共同的使用權。
便利性:計算多個任務時,編寫多個程序,每個程序執行一個任務并在必要時相互通信,比之編寫一個程序來計算所有任務更容易實現。

這些促使進程出現的因素同樣也促使著線程的出現。線程允許同一個進程中同時存在多個程序控制流。線程會共享進程范圍內的資源(內存、文件句柄),但每個線程都有各自的程序計數器、棧、局部變量等。一個程序中的多個線程也可以同時被調度到多個CPU上運行。

線程也被稱為輕量級進程。現代操作系統中,都是以線程為基本的調度單位,而不是進程。

線程的優勢
發揮多處理器的強大能力
建模的簡單性
異步事件的簡化處理
響應更靈敏的用戶界面
線程帶來的風險

安全性問題
多個線程同時訪問和修改相同的變量時,會發生無法預料的數據變化,導致線程出現錯誤

活躍性問題
當某個操作無法繼續執行下去時:死鎖、饑餓、活鎖

性能問題
多線程程序中不僅存在于單線程程序相同的性能問題(服務時間過長、響應不靈敏、吞吐率過低、資源消耗過高、可伸縮行較低等),而且還存在由于使用線程而引入的其他性能問題:

在多線程程序中,當線程調度器臨時掛起活躍線程并轉而運行另一個線程時,會頻繁的出現上下文切換操作(Context
Switch),這種操作將帶來極大的開銷:保存和恢復執行上下文,丟失局部性,CPU花更多的時間在線程調度而不是線程運行上。
使用同步機制操作共享數據時,會抑制編譯器優化,是內存緩存區中的數據無效,以及增加共享內存總線的同步流量

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