為什么80%的碼農都做不了架構師？>>> ??

?為什么需要并行？
1. 業務要求

? ? 為了讓用戶有干好的產品使用感受，如ajax的異步請求，通過異步的執行讓程序給用戶帶來的體驗更加完美
2. 性能

? ? 例如一個分析數據的任務一個線程需要20秒鐘，10個線程并行處理可能3秒鐘就可以分析完成，為了更快的響應的速度更好的性能我們使用并行

3.摩爾定律的失效

預計18個月會將芯片的性能提高一倍
Intel CEO Barret單膝下跪對取消4GHz感到抱歉
在2004年秋季，Intel宣布徹底取消4GHz計劃
雖然現在已經有了4GHZ的芯片，但頻率極限已經逼近
10年過去了，我們還停留在4GHZ

頂級計算機科學家唐納德·爾文·克努斯說過：在我看來，這種現象(并發)或多或少是由于硬件設計者已經無計可施了導致的，他們將摩爾定律失效的責任

并行編程的幾個重要的概念

同步（synchronous）和異步（asynchronous）

同步，可以理解為在執行完一個函數或方法之后，一直等待系統返回值或消息，這時程序是出于阻塞的，只有接收到返回的值或消息后才往下執行其他的命令。 ?

異步，執行完函數或方法后，不必阻塞性地等待返回值或消息，只需要向系統委托一個異步過程，那么當系統接收到返回值或消息時，系統會自動觸發委托的異步過程，從而完成一個完整的流程。

?并發（Concurrency）和并行（Parallelism）

并發和并行都可以是很多個線程，就看這些線程能不能同時被多個cpu執行，如果可以就是并行，而并發是多個線程用一個cpu輪流切換著執行

?臨界區

臨界區用來表示一種公共資源或者說是共享數據，可以被多個線程使用。但是每一次，只能有一個線程
使用它，一旦臨界區資源被占用，其他線程要想使用這個資源，就必須等待。

?阻塞（Blocking）和非阻塞（Non-Blocking）

? 阻塞和非阻塞通常用來形容多線程間的相互影響。比如一個線程占用了臨界區資源，那么其它所有需要
這個資源的線程就必須在這個臨界區中進行等待，等待會導致線程掛起。這種情況就是阻塞。此時，如
果占用資源的線程一直不愿意釋放資源，那么其它所有阻塞在這個臨界區上的線程都不能工作。
?非阻塞允許多個線程同時進入臨界區

死 鎖（Deadlock）、饑餓（Starvation）和活鎖（Livelock）

死 鎖

是指兩個或兩個以上的進程（或線程）在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處于死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。

產生死鎖的條件：

互斥條件：

線程對資源的訪問是排他性的，如果一個線程對占用了某資源，那么其他線程必須處于等待狀態，直到資源被釋放。

請求和保持條件：

線程T1至少已經保持了一個資源R1占用,但又提出對另一個資源R2請求，而此時，資源R2被其他線程T2占用，于是該線程T1也必須等待，但又對自己保持的資源R1不釋放。

不剝奪條件：

線程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被其他線程剝奪，只能在使用完以后由自己釋放。

環路等待條件：

在死鎖發生時，必然存在一個“進程-資源環形鏈”，即：{p0,p1,p2,...pn},進程p0（或線程）等待p1占用的資源，p1等待p2占用的資源，pn等待p0占用的資源。（最直觀的理解是，p0等待p1占用的資源，而p1而在等待p0占用的資源，于是兩個進程就相互等待）

饑餓

?是指如果線程T1占用了資源R，線程T2又請求封鎖R，于是T2等待。T3也請求資源R，當T1釋放了R上的封鎖后，系統首先批準了T3的請求，T2仍然等待。然后T4又請求封鎖R，當T3釋放了R上的封鎖之后，系統又批準了T4的請求......，T2可能永遠等待。

活鎖

電梯遇人，是指線程1可以使用資源，但它很禮貌，讓其他線程先使用資源，線程2也可以使用資源，但它很紳士，也讓其他線程先使用資源。這樣你讓我，我讓你，最后兩個線程都無法使用資源。

?

?并發級別

?阻塞

? ? ?當一個線程進入臨界區后，其他線程必須等待無障礙

無障礙是一種最弱的非阻塞調度
?自由出入臨界區
?無競爭時，有限步內完成操作
? 有競爭時，回滾數據
?無鎖

是無障礙的
保證有一個線程可以勝出

?無等待

無鎖的
要求所有的線程都必須在有限步內完成

并行的2個重要定律

阿姆達爾定律 Amdahl
加速比定義：加速比 = 優化前系統耗時/優化后系統耗時
Tn = T1（F+1/n(1-F)）
F串行比例 1-F 并行比例
n處理器個數
加速比 = T1/Tn 優化前耗時/優化后耗時
1/(F+1/n(1-F))

加速比=優化前系統耗時/優化后系統耗時=500/400=1.25

結論：增加CPU數量并不一定能起到有效的作用，提高系統內可并行的模塊比重，合理增加并行處理器數量，才能以最小的投入，得到最大的加速比

古斯塔夫森定律 Gustafson
執行時間 ：a + b a 串行時間 b并行時間
總執行時間 a+nb n處理器個數
加速比 (a+nb)/(a+b)
定義 F=a/(a+b)串行比例
加速比：n-F(n-1)

結論：只要有足夠的并行化，那么加速比和CPU個數成正比

JMM的一些概念

1.原子性，指一個操作是不會中斷的并且不會受別的線程干擾，并且要么成功要么失敗，原子性體現最多的是數據庫的事務，java中也會有類似的問題，例如在32位的java虛擬機中long類型是64位的如果多個線程同時并發去寫一個long類型就會出現一個線程的操作被另外的線程覆蓋，這說明操作是非原子的

2.可見性，在串行操作系統中，由于cpu指令是串行運行的，不會出現可見性問題，在多核計算器中，由于某些變量是共享的，所以就會出現多個cpu同時改了某個共享變量但這個變量副本沒有及時同步到主存中，造成數據可見性存在問題，也就是一個線程去觀察另外一個線程的變量，看到的值是不準確的

3.有序性，cpu指令執行的時候為什么會出現順序和我們看到的代碼不一致了，原因是cpu指令進行了優化，運用了統籌學的方法，中間消除等待，提高效率，cpu會選擇最省時的指令運行順序，所以多線程中cpu指令執行順序和代碼的順序是不一致的

4.先行發生的幾個原則

• 程序次序法則：線程中的每個動作A都happens-before于該線程中的每一個動作B，其中，在程序中，所有的動作B都能出現在A之后。
• 監視器鎖法則：對一個監視器鎖的解鎖 happens-before于每一個后續對同一監視器鎖的加鎖。
• volatile變量法則：對volatile域的寫入操作happens-before于每一個后續對同一個域的讀寫操作。
• 線程啟動法則：在一個線程里，對Thread.start的調用會happens-before于每個啟動線程的動作。
• 線程終結法則：線程中的任何動作都happens-before于其他線程檢測到這個線程已經終結、或者從Thread.join調用中成功返回，或Thread.isAlive返回false。
• 中斷法則：一個線程調用另一個線程的interrupt happens-before于被中斷的線程發現中斷。
• 終結法則：一個對象的構造函數的結束happens-before于這個對象finalizer的開始。
• 傳遞性：如果A happens-before于B，且B happens-before于C，則A happens-before于C

以上是總結的java多線程的一些基礎概念，以后的文章會對每種概念進行分析

轉載于:https://my.oschina.net/zaxb/blog/1819489

《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的第一课-并行编程的几个概念的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。