28多线程与并发原理

为什么需要多线程

• CPU :你们都慢！死！了!

  • 一个现代的3Ghz的cpu做一件事情是0.3纳秒
  • 比如一个a+1，cpu先从内存取出来一个a，然后在cpu中进行一个+1操作再放回去，一来一回有多慢呢，内存的寻址时间一般是10微秒
  • cpu明明这么快，奈何小伙伴不给力，以至于cpu频繁的停下来等小伙伴，可以在等小伙伴的时候做其他的事情

• 现代CPU都是多核的

  • 现在的CPU一般是3Ghz=3G时钟周期/s，2000年那时候的CPU频率大概是233Mhz，CPU做事的时钟周期一般是恒定的，同样做3时钟周期的事，3Ghz比233Mhz所需的时间下降了一千倍，CPU的频率从2008年就再也没上升过了，既然越快越好，为什么不能做到10Ghz、100Ghz，焦耳定律，CPU频率越快发热量越大，发热量严重制约了CPU频率的上升，但是我们又想要更快的电脑，解决方案就只有一个了：堆核心
  • 现代CPU理论上天然具有并发能力

• 提高cpu利用率

• Java的执行模型是同步/阻塞(block)的

  如果在进行一个非常耗时操作，线程的执行流或者说方法的执行流会停在这里，等着这个方法执行完，这个过程叫阻塞

  public class Crawler {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        a();
        System.out.println(1);
    }
  
    private static void a() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(10000);
        b();
    }
  
    private static void b() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(10000);
    }
  }

• 默认的情况下只有一个线程

  • 处理问题非常自然
  • 但是具有严重的性能问题

开启一个新的线程

Thread

• Java中只有这么一种东西代表线程
• start方法才能并发执行！
• 每多开一个线程，就多一个方法栈(执行流)，Thread().start的入口就是run
• 方法栈是线程私有的
  • 局部变量是方法栈私有的，只能被当前线程被访问、被看到(为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到) ，方法栈的所有栈帧都是线程私有的
• 静态变量/类变量是被所有线程共享的
• run()与start()的区别
  start() 启动了一个新的线程，run()普通成员方法，不会启动新的线程

线程难的本质原因是

• 你要看着同一份代码，想象不同的人在疯狂地以乱序执行它(线程的随机性)

多线程带来的性能提升

• 对于IO密集型应用极其有用
  • 网络IO（通常包括数据库）
  • 文件IO
• 对于CPU密集型应用稍有折扣
• 性能提升的上限在哪里？
  • 单核CPU 100%
  • 多核 CPU N*100%