介紹 在前面，已經介紹了Java的基礎知識，現在我們來讨論一點稍微難一點的問題：Java并發編程。當然，Java并發編程涉及到很多方面的内容，不是一朝一夕就能夠融會貫通使用的，需要在實踐中不斷積累。由于并發肯定涉及到多線程，因此在進入并發編程主題之前，我們先來了解一下進程和線程的由來，這對後面對并發編程的理解将會有很大的幫助。

　　下面是本文的目錄大綱：

　　一.操作系統中為什麼會出現進程？

　　二.為什麼會出現線程？

　　三.多線程并發

　　若有不正之處，請多多諒解并歡迎指正。

　　一.操作系統中為什麼會出現進程？ 說起進程的由來，我們需要從操作系統的發展曆史談起。

　　也許在今天，我們無法想象在很多年以前計算機是什麼樣子。我們現在可以用計算機來做很多事情：辦公、娛樂、上網，但是在計算機剛出現的時候，是為了解決數學計算的問題，因為很多大量的計算通過人力去完成是很耗時間和人力成本的。在最初的時候，計算機隻能接受一些特定的指令，用戶輸入一個指令，計算機就做一個操作。當用戶在思考或者輸入數據時，計算機就在等待。顯然這樣效率和很低下，因為很多時候，計算機處于等待用戶輸入的狀态。

　　那麼能不能把一系列需要操作的指令預先寫下來，形成一個清單，然後一次性交給計算機，計算機不斷地去讀取指令來進行相應的操作？就這樣，批處理操作系統誕生了。用戶可以将需要執行的多個程序寫在磁帶上，然後交由計算機去讀取并逐個地執行這些程序，并将輸出結果寫到另一個磁帶上。

　　雖然批處理操作系統的誕生極大地提高了任務處理的便捷性，但是仍然存在一個很大的問題：

　　假如有兩個任務A和B，任務A在執行到一半的過程中，需要讀取大量的數據輸入（I/O操作），而此時CPU隻能靜靜地等待任務A讀取完數據才能繼續執行，這樣就白白浪費了CPU資源。人們于是想，能否在任務A讀取數據的過程中，讓任務B去執行，當任務A讀取完數據之後，讓任務B暫停，然後讓任務A繼續執行？

　　但是這樣就有一個問題，原來每次都是一個程序在計算機裡面運行，也就說内存中始終隻有一個程序的運行數據。而如果想要任務A執行I/O操作的時候，讓任務B去執行，必然内存中要裝入多個程序，那麼如何處理呢？多個程序使用的數據如何進行辨别呢？并且當一個程序運行暫停後，後面如何恢複到它之前執行的狀态呢？

　　這個時候人們就發明了進程，用進程來對應一個程序，每個進程對應一定的内存地址空間，并且隻能使用它自己的内存空間，各個進程間互不幹擾。并且進程保存了程序每個時刻的運行狀态，這樣就為進程切換提供了可能。當進程暫時時，它會保存當前進程的狀态（比如進程标識、進程的使用的資源等），在下一次重新切換回來時，便根據之前保存的狀态進行恢複，然後繼續執行。

　　這就是并發，能夠讓操作系統從宏觀上看起來同一個時間段有多個任務在執行。換句話說，進程讓操作系統的并發成為了可能。

　　注意，雖然并發從宏觀上看有多個任務在執行，但是事實上，任一個具體的時刻，隻有一個任務在占用CPU資源（當然是對于單核CPU來說的）。

　　二.為什麼會出現線程？ 在出現了進程之後，操作系統的性能得到了大大的提升。雖然進程的出現解決了操作系統的并發問題，但是人們仍然不滿足，人們逐漸對實時性有了要求。因為一個進程在一個時間段内隻能做一件事情，如果一個進程有多個子任務，隻能逐個地去執行這些子任務。比如對于一個監控系統來說，它不僅要把圖像數據顯示在畫面上，還要與服務端進行通信獲取圖像數據，還要處理人們的交互操作。如果某一個時刻該系統正在與服務器通信獲取圖像數據，而用戶又在監控系統上點擊了某個按鈕，那麼該系統就要等待獲取完圖像數據之後才能處理用戶的操作，如果獲取圖像數據需要耗費10s，那麼用戶就隻有一直在等待。顯然，對于這樣的系統，人們是無法滿足的。

　　那麼可不可以将這些子任務分開執行呢？即在系統獲取圖像數據的同時，如果用戶點擊了某個按鈕，則會暫停獲取圖像數據，而先去響應用戶的操作（因為用戶的操作往往執行時間很短），在處理完用戶操作之後，再繼續獲取圖像數據。人們就發明了線程，讓一個線程去執行一個子任務，這樣一個進程就包括了多個線程，每個線程負責一個獨立的子任務，這樣在用戶點擊按鈕的時候，就可以暫停獲取圖像數據的線程，讓UI線程響應用戶的操作，響應完之後再切換回來，讓獲取圖像的線程得到CPU資源。從而讓用戶感覺系統是同時在做多件事情的，滿足了用戶對實時性的要求。

　　換句話說，進程讓操作系統的并發性成為可能，而線程讓進程的内部并發成為可能。

　　但是要注意，一個進程雖然包括多個線程，但是這些線程是共同享有進程占有的資源和地址空間的。進程是操作系統進行資源分配的基本單位，而線程是操作系統進行調度的基本單位。

　　三.多線程并發 由于多個線程是共同占有所屬進程的資源和地址空間的，那麼就會存在一個問題：

　　如果多個線程要同時訪問某個資源，怎麼處理？

　　這個問題就是後序文章中要重點講述的同步問題。

　　那麼可能有朋友會問，現在很多時候都采用多線程編程，那麼是不是多線程的性能一定就由于單線程呢？

　　不一定，要看具體的任務以及計算機的配置。比如說：

　　對于單核CPU，如果是CPU密集型任務，如解壓文件，多線程的性能反而不如單線程性能，因為解壓文件需要一直占用CPU資源，如果采用多線程，線程切換導緻的開銷反而會讓性能下降。

　　但是對于比如交互類型的任務，肯定是需要使用多線程的、

　　而對于多核CPU，對于解壓文件來說，多線程肯定優于單線程，因為多個線程能夠更加充分利用每個核的資源。

　　雖然多線程能夠提升程序性能，但是相對于單線程來說，它的編程要複雜地多，要考慮線程安全問題。因此，在實際編程過程中，要根據實際情況具體選擇。

　　關于進程和線程的由來，暫時就講這麼多了，感興趣的朋友可以參考相關資料。

　　作者：海子 原文：htt

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