在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用亂象叢生的時(shí)代，應(yīng)對(duì)復(fù)雜業(yè)務(wù)需求，如何開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)一個(gè)高效和穩(wěn)定的應(yīng)用程序，一直都是我們備受矚目的關(guān)注點(diǎn) 。作為一名Java Developer，從接觸 Java 開(kāi)發(fā)到現(xiàn)在，相信大家對(duì)于并發(fā)編程這個(gè)概念都不陌生，你對(duì) Java并發(fā)編程最直觀的印象是什么呢?是各個(gè)大廠面試寶典宣揚(yáng)的高頻熱詞，還是在實(shí)際工作中，都有過(guò)實(shí)際工作場(chǎng)景必備高階開(kāi)發(fā)技術(shù)?關(guān)于并發(fā)編程的基礎(chǔ)和原則都做到了然于胸了嗎?接下來(lái)，我們一起總結(jié)和思考一下。

　　并發(fā)編程三要素

　　所謂并發(fā)編程是指在一臺(tái)處理器上“同時(shí)”處理多個(gè)任務(wù)。并發(fā)是在同一實(shí)體上的多個(gè)事件。多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔發(fā)生。——百度百科

　　對(duì)于時(shí)實(shí)際編程過(guò)程中，其實(shí)相當(dāng)一大部分的任務(wù)都是可以通過(guò)順序編程來(lái)解決，只是對(duì)于某些特殊的和特定的問(wèn)題，并發(fā)編程會(huì)讓我們對(duì)于應(yīng)用程序的操作與控制可以變得十分方便甚至必要。很大程度上說(shuō)，并發(fā)編程"具有可論證的確定性，但是實(shí)際上也具有不可確定性“，正是因?yàn)槿绱?，并發(fā)編程令人最困惑的一個(gè)原因：使用并發(fā)時(shí)需要解決的問(wèn)題有多個(gè)，而實(shí)現(xiàn)并發(fā)的方式也有多種，并且兩者之間沒(méi)有十分明顯的映射關(guān)系。從并發(fā)編程幫助我們解決問(wèn)題來(lái)說(shuō)，主要是應(yīng)用程序“運(yùn)行速度”和“設(shè)計(jì)可管理性”兩個(gè)方面。

　　從而我們知道，并發(fā)編程三要素主要是指原子性，可見(jiàn)性，有序性，其中：

　　原子性：最小粒度的劃分,即一個(gè)不可被分割的操作。Java 中的原子性指：一個(gè)或多個(gè)操作要么全部執(zhí)行成功，要么全部執(zhí)行失敗。

　　有序性：程序執(zhí)行的順序是按照代碼的先后順序執(zhí)行的。cpu 有可能會(huì)對(duì)指令進(jìn)行重排序。

　　可見(jiàn)性：當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程訪問(wèn)同一個(gè)共享變量時(shí)，如果其中一個(gè)線(xiàn)程對(duì)其進(jìn)行了修改操作，其它線(xiàn)程能立即獲取到最新修改的值。

　　綜上所述，并發(fā)的本質(zhì)本身是提高運(yùn)行在單處理器上的程序的性能，實(shí)現(xiàn)并發(fā)最直接的方式是在操作系統(tǒng)級(jí)別使用進(jìn)程，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)隔離資源。但是對(duì)于像Java這樣的會(huì)共享資源來(lái)說(shuō)，在協(xié)調(diào)不同線(xiàn)程驅(qū)動(dòng)的任務(wù)之間的資源使用，會(huì)使得某些資源無(wú)法被多個(gè)任務(wù)訪問(wèn)。因此，Java在順序編程的基礎(chǔ)上，支持對(duì)線(xiàn)程的控制，而且只對(duì)操作系統(tǒng)透明。

　　“X”程基本概述

　　在Java中，我們都知道應(yīng)用程序(Application Program)的代碼會(huì)被裝載并且放入一個(gè)class里面，最后保存到一個(gè)拓展名為.java的文件中，然后通過(guò)命令工具和開(kāi)發(fā)環(huán)境的編譯，生成.class文件，最終托管給JVM虛擬機(jī)運(yùn)行起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)我們要的反饋結(jié)果。在這些操作過(guò)程中，我們需要理解程序，進(jìn)程，線(xiàn)程等幾個(gè)關(guān)鍵概念,其中：

　　程序(Program)：指一組指示計(jì)算機(jī)或其他具有信息處理能力裝置執(zhí)行動(dòng)作或做出判斷的指令，通常用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)，運(yùn)行于某種目標(biāo)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)上。

　　進(jìn)程(Process)：計(jì)算機(jī)中的軟件程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)分配資源和調(diào)度的基本單位，也就是說(shuō)進(jìn)程可以單獨(dú)運(yùn)行一段程序。

　　線(xiàn)程(Thead)：進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位，是CPU調(diào)度和分派的最小基本單位，線(xiàn)程自己不擁有操作系統(tǒng)資源，但是該線(xiàn)程可與同屬進(jìn)程的其他線(xiàn)程共享該進(jìn)程所擁有的全部資源。

　　從一定程度上來(lái)說(shuō)，進(jìn)程是程序的實(shí)體，而線(xiàn)程又是進(jìn)程的實(shí)體，進(jìn)程又是線(xiàn)程的容器。三者之間區(qū)別如下：

　　對(duì)于程序而言，程序并不能單獨(dú)執(zhí)行，是靜止的，只有將程序加載到內(nèi)存中，系統(tǒng)為其分配資源后才能夠執(zhí)行。

　　對(duì)于進(jìn)程而言，程序?qū)σ粋€(gè)數(shù)據(jù)集的動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程，一個(gè)進(jìn)程包含一個(gè)或者更多的線(xiàn)程，一個(gè)線(xiàn)程同時(shí)只能被一個(gè)進(jìn)程所擁有，進(jìn)程是分配資源的基本單位。進(jìn)程擁有獨(dú)立的內(nèi)存單元，而多個(gè)線(xiàn)程共享內(nèi)存，從而提高了應(yīng)用程序的運(yùn)行效率。

　　對(duì)于線(xiàn)程而言，線(xiàn)程是進(jìn)程內(nèi)的基本調(diào)度單位，線(xiàn)程的劃分尺度小于進(jìn)程，并發(fā)性更高，線(xiàn)程本身不擁有系統(tǒng)資源，但是該線(xiàn)程可與同屬進(jìn)其他線(xiàn)程共享該進(jìn)程所擁有的全部資源。每一個(gè)獨(dú)立的線(xiàn)程，都有一個(gè)程序運(yùn)行的入口、順序執(zhí)行序列和程序的出口。

　　綜上所述，每個(gè)應(yīng)用程序都使用一塊內(nèi)存區(qū)域，這個(gè)內(nèi)存區(qū)域可以稱(chēng)為一個(gè)進(jìn)程，內(nèi)存區(qū)域中是需要執(zhí)行代碼的，具體執(zhí)行代碼就是線(xiàn)程去執(zhí)行的。 需要注意的是：進(jìn)程只是負(fù)責(zé)開(kāi)辟內(nèi)存空間的，線(xiàn)程才是負(fù)責(zé)執(zhí)行代碼邏輯的執(zhí)行單元。

　　除了線(xiàn)程和進(jìn)程外，我們更需要了解什么是管程，協(xié)程和纖程：

　　1.管程(Monitors):提供了一種機(jī)制，線(xiàn)程可以臨時(shí)放棄互斥訪問(wèn)，等待某些條件得到滿(mǎn)足后，重新獲得執(zhí)行權(quán)恢復(fù)它的互斥訪問(wèn)。

　　2.纖程(Fiber):是Microsoft組織為了幫助企業(yè)程序的更好移植到Windows系統(tǒng)，而在操做系統(tǒng)中增加的一個(gè)概念，由操作系統(tǒng)內(nèi)核根據(jù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度算法進(jìn)行控制，也是一種輕量級(jí)的線(xiàn)程。

　　3.協(xié)程(Coroutines):一種基于線(xiàn)程之上，但又比線(xiàn)程更加輕量級(jí)的存在，這種由程序管理的輕量級(jí)線(xiàn)程也被稱(chēng)為用戶(hù)空間線(xiàn)程，對(duì)于內(nèi)核而言是不可見(jiàn)的。正如同進(jìn)程中存在多條線(xiàn)程一樣，線(xiàn)程中也可以存在多個(gè)協(xié)程。協(xié)程在運(yùn)行時(shí)也有自己的寄存器、上下文和棧，協(xié)程的調(diào)度完全由用戶(hù)控制，協(xié)程調(diào)度切換時(shí)，會(huì)將寄存器上下文和棧保存到分配的私有內(nèi)存區(qū)域中，在切回來(lái)的時(shí)候，恢復(fù)先前保存的寄存器上下文和棧，直接操作棧則基本沒(méi)有內(nèi)核切換的開(kāi)銷(xiāo)，可以不加鎖的訪問(wèn)全局變量，所以上下文的切換非?？?。

　　[特別關(guān)注]：

　　1.纖程和協(xié)程的概念一致，都是線(xiàn)程的多對(duì)一模型，但有些地方會(huì)區(qū)分開(kāi)來(lái)，但從協(xié)程的本質(zhì)概念上來(lái)談：纖程、綠色線(xiàn)程、微線(xiàn)程這些概念都屬于協(xié)程的范圍。

　　2.纖程和協(xié)程的區(qū)別在于：纖程是OS級(jí)別的實(shí)現(xiàn)，而協(xié)程是語(yǔ)言級(jí)別的實(shí)現(xiàn)，纖程被OS內(nèi)核控制，協(xié)程對(duì)于內(nèi)核而言不可見(jiàn)。

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