Java并发（1）--线程，进程，以及缓存-Toy模板网

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线程和进程是什么？

进程

进程是程序的一次执行过程，系统程序的基本单位。有自己的main方法，并且主要由主方法运行起来的基本上就是进程。

线程

线程与进程相似，但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享堆和方法区资源，但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈，所以系统在产生一个线程，或是在各个线程之间作切换工作时，负担要比进程小得多，也正因为如此，线程也被称为轻量级进程。

线程的状态

新建，就绪，运行，等待，阻塞，死亡。

当两个线程分别thread.start()时,只是将线程变成了就绪态，不是运行态，所以运行的顺序，还不一定。

线程与进程的关系,区别及优缺点？

图解关系

下图是 Java 内存区域，通过下图我们从 JVM 的角度来说一下线程和进程之间的关系。

图片来自JavaGuide

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从上图可以看出：一个进程中可以有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间)*资源，但是每个线程有自己的*程序计数器、虚拟机栈 和 本地方法栈。

一句话简单了解堆和方法区

堆和方法区是所有线程共享的资源，其中堆是进程中最大的一块内存，主要用于存放新创建的对象 (几乎所有对象都在这里分配内存)，方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

总结

线程是进程划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。

高速缓存存在的意义？多级缓存的作用？

高速缓存

结论：支持了多核CPU的发展。

相当于在CPU 内部再开辟了一个区域，用于连接CPU中的核心和内存。也就是原先是CPU和内存交互，这样占据总线，其他核心就不能再次与内存进行交互。有了高速缓存之后，核心可以与高速缓存交互，然后高速缓存和内存交互，（相当于把高速缓存变成单核，整体速度提升），这样释放总线，不会有被占用的情况。

如果需要对一个变量累加50次，但是不一定高速缓存全加完才更新返回到内存区，实际是可能是累加两次就返回，之后再进入高速缓存区进行累加，所以更新多少次进行返回是不确定的。

如果变量或数据更新完毕，那么传入内存后，高速缓存中的数据就会消失。

在高速缓存中，进程的切换与时间片有关，如果数据处理量很大的话，多线程可能会发生覆盖的问题，例如两个线程都给a累加5000次，那么a的极端情况可能会是2，可能导致线程1和线程2的累加操作互相覆盖，第一个线程刚累加第一次，a变成2，然后进程切换，返回给内存，a又变成1。如果数据量很小的话，时间片够，那就不会进行切换。

多级缓存

相当于50个人接力打水。站在一起，把水传递给下一个人。让传递速度加快，效率更高。

并发与并行的区别

并发：两个及两个以上的作业在同一 时间段 彼此互相干扰内执行。
并行：两个及两个以上的作业在同一时刻互不干扰的执行。

最关键的点是：是否是同时执行，和是否互相干扰。

如果能同时执行，那证明一定是互不干扰的。在同一时间段内，细分时间，一个时间内不能两个作业同时进行，那么证明一定是互相干扰的。

同步和异步的区别

同步：发出一个调用之后，在没有得到结果之前，该调用就不可以返回，一直等待。
异步：调用在发出之后，不用等待返回结果，该调用直接返回。

例如：a调用一个资源，但是资源被其他作业占用，那么我需要一直等着就是同步，调用完我继续做我自己的事，不傻等着就是异步。

为什么要使用多线程?

先从总体上来说：

从计算机底层来说： 线程可以比作是轻量级的进程，是程序执行的最小单位,线程间的切换和调度的成本远远小于进程。另外，多核 CPU 时代意味着多个线程可以同时运行，这减少了线程上下文切换的开销。
从当代互联网发展趋势来说： 现在的系统动不动就要求百万级甚至千万级的并发量，而多线程并发编程正是开发高并发系统的基础，利用好多线程机制可以大大提高系统整体的并发能力以及性能。

再深入到计算机底层来探讨：

单核时代：在单核时代多线程主要是为了提高单进程利用 CPU 和 IO 系统的效率。假设只运行了一个 Java 进程的情况，当我们请求 IO 的时候，如果 Java 进程中只有一个线程，此线程被 IO 阻塞则整个进程被阻塞。CPU 和 IO 设备只有一个在运行，那么可以简单地说系统整体效率只有 50%。当使用多线程的时候，一个线程被 IO 阻塞，其他线程还可以继续使用 CPU。从而提高了 Java 进程利用系统资源的整体效率。
多核时代: 多核时代多线程主要是为了提高进程利用多核 CPU 的能力。举个例子：假如我们要计算一个复杂的任务，我们只用一个线程的话，不论系统有几个 CPU 核心，都只会有一个 CPU 核心被利用到。而创建多个线程，这些线程可以被映射到底层多个 CPU 上执行，在任务中的多个线程没有资源竞争的情况下，任务执行的效率会有显著性的提高，约等于（单核时执行时间/CPU 核心数）。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-853734.html

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