认识多线程与高并发

Posted 2021-05-18 行稳方能走远

摘自：【多线程与高并发】从一则招聘信息进入多线程的世界x
作者：牧小农
发布时间： 2021-05-05 15:07:30
网址：https://blog.csdn.net/qq_14996421/article/details/116425544

多线程的学习方法

多线程作为面试的重灾区，如果我们能够进行深入的了解和使用，对我们而言是非常有有益的，尤其是在面试的时候，如果多线程回答的好，是非常能够加分的。这样才能够经受住面试官的夺命连环问！

不管学什么，我们都需要有一个整体的认知，俯瞰其全貌，了解其细节，如果可以的话，最好是画一个思维导图，将其中的分支和一个个的小的知识点，记录上去，方便我们学习的时候，逐步有条理的分解性学习，从而达到从点到面，从面到体的过程。

多于多线程的学习，比较推荐的自然还是自己动手做小实验和了解理论基础，我们在时间充裕的情况下，可以看有关于多线程的书籍，比如（Java多线程编程核心技术、Java并发编程实战 （java并发的圣经）、多处理器编程的艺术）等等，但是对于时间不太充裕的同学，看书和自己动手实践的时间就会比较少，这个时候我们只能靠背、看面试题的方法去学习。

压榨CPU性能

在之前的时候，小农有看到一个面试要求，小农看到了觉得很有意思，就记录下来了，是什么呢？

1. Java基础扎实，熟悉JVM、多线程、集合等基础，熟悉分布式、缓存、消息、搜索等机制
2. 三年以上Java开发经验，熟悉Spring、MyBatis等框架
3. 对于压榨CPU性能有浓厚兴趣!
4. 具有一定项目规划和决策能力，善于捕捉业务需求、系统架构设计中存在的问题，并给出有效的解决方案
5. 具有高度领域设计能力和业务分析能力，能独立分析和解决问题

我们看到第三条，对CPU性能压榨有浓厚的兴趣，线程的历史，就是对电脑CPU压榨的一个历史，当我们的多线程越多效率越高，对于CPU的压榨也就越厉害，但是压榨的时候我们也需要注意，在压榨的同时，保证程序的正常运行也是我们需要考虑的一个点。

线程的历史

对于线程的历史，其实就是对于服务器的CPU进行不断的利用的升级过程。当我们学习一个新技术的时候，去了解这个技术的背景，可以更好的了解和掌握新技术，虽然这个过程看起来无用且浪费时间，但是在我们后面的学习过程，能够帮助我们更好的理解新技术。从线程的发展来看，可以分为五个阶段：

1、单进程

最早的就是单进程进行人工切换，那个时候的程序，一次就只能运行一个程序，当我们想要切换别的程序的时候，只能人工停止当前程序，再来运行别的程序，这个时候CPU利用率不高，很多时候是等着人工来进行干预，如下图所示：

2、批处理

慢慢的有人就觉得这种方式太慢了，或者太影响效率了，于是就有了多进程批处理，可以理解为，在我们进程里面，有ABCDF五个程序，我们可以一次性输出这五个程序，不用再他们之间在进行切换，但是如果程序A阻塞了，那么其他四个程序就需要进行等待，如下图所示：

3、并行处理

把程序写在不同的内存位置上来回切换，比如我们有ABC三个程序，程序A去CPU进行运算，但是由于网络的延迟或者什么原因，导致程序A阻塞了，那么这个时候程序B就可以去CPU里面去执行，如果程序B也阻塞了，那么程序C就可以去CPU里面执行

4、多线程

程序内部可以有不同的任务进行来回的线程切换，比如说我们使用的IDEA，它内部可能有的在等待网络的传输，有的在进行代码的展示，有的在进行save，将我们的代码保存在历史记录等等，这些个任务他们执行的时候也是并行的执行的，这个时候就产生了线程的概念，线程是属于一个进程里面并行执行的这样的不同的路线，一个程序不同任务的切换，一个线程如果要提升他的效率的，内部其实是非常复杂的。其中设计到网络和IO的知识。

5、纤程/协程

是一种最轻量化的线程，一种绿色的线程，它也是一种用户线程，就是有用户自己管理，不再由计算机去管理，
让应用程序可以独立决定自己的线程要如何运作。操作系统内核不能看见它，也不会为它进行调度，纤程有自己的寻址空间。应用程序可以在一个线程环境中创建多个纤程，然后手动运行它。纤程不会被自动运行，必须要由应用程序自已指定让它运行，或换到下一个纤程。

进程/线程/纤程

1、什么是进程

进程就是说在系统中正在运行的应用程序，程序一旦运行就是进程，比如我们常用的QQ，WeChat等等，进程是系统进行资源分配的独立实体，每个进程都有自己独立的地址空间，一个进程可以有多个线程，每个线程使用自己所属进程的栈空间。

// 进程：是操作系统资源分配的基本单位，比如内存、打开文件、网络IO，分配了独立的内存空间
public class T00_Process {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello world");
    }
}

   

   
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2、什么是线程

线程是程序执行的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务，通常也被称为轻量进程。

单线程：

单线程下，不同的执行路径

多线程：

3、什么是纤程

纤程（Fiber）包含独立的目态栈，寄存器状态的控制信息，目态控制的纤程转接要求较高的编程经验，由于纤程属于目态对象，一个纤程被封锁意味着所在线程被封锁，应用程序可以通过ConvertThreadToFiber将线程转换为纤程，与线程对比，纤程具有切换速度快的特点。

纤程具有的特征

• 线程是在Windows内核中实现的，操作系统会根据系统的调度算法对线程进行调度。
• 纤程是在用户模式下实现的，内核对纤程一无所知。
• 纤程是更轻量级的线程，一个线程可以包含一个或多个纤程

什么是线程的切换

什么是线程的上下文切换？：
多线程的上下文切换是指 CPU 控制权由一个已经正在运行的线程切换到另外一个就绪并等待获取 CPU 执行权的线程的过程。

单核CPU设定多线程是否有意义

通常一个任务不光 cpu 上要花时间， io 上也要花时间（例如去数据库查数据，去抓网页，读写文件等）。 一个进程在等 io 的时候， cpu 是闲置的，另一个进程正好可以利用 cpu 进行计算。 多几个进程一起跑，可以把 io 和 cpu 都跑满了。
现在一般都是虚拟资源，资源有弹缩机制，所以一般该跑多线程的时候就可以跑多线程。

工作线程数是不是设置的越大越好

当然不是，线程的切换也是需要消耗资源的，越多意味着线程来回之间的切换。

我是牧小农，怕什么真理无穷进一步有进一步的欢喜，大家加油