并发系列开篇

麦吉尔大学(加拿大)校训:“天道酬勤。”


    曾几何时,并行计算/并发处理刮起了一阵风,对于Java开发者更是评定中高级的一项硬性指标;在面试中也是逢面必问,对此我也只能呵呵,因为我在面试中也会问,哈哈。Linus Torvalds说过,忘掉那该死的并行吧!只看这一句话那肯定是太过了,也被国内人士过分解读,断章取义,其实有个小前提是排除图形计算和服务器端。随着前后端的分离,在构建大型服务群方面,Java主导的地位越发突出。因此,掌握高并发,如何更好地利用多核处理器,的确是工作中特别重要的一项技能。

    本人工作年限有限,技术还有待深耕,只能从并发基础/源码剖析/工作积累几个方面浅显地聊聊并发处理,这是根基,能够系统地把这些根基性的东西梳理一遍,并灵活地在工作中使用,其实在国内就已经达到中级的水平了。不扯了,先聊聊一些发展历程和基础概念性的东西,打卡上车。

一 操作系统的演变历程

    对于操作系统的完整发展历程可自行维基,这里只谈下自己的理解,雅颂俗说,如果有被误导,请自行甄变。

    1 串行处理

    第一代计算机主要在高精专的机构使用,主要进行大量非人力可为的计算。它是没有操作系统的,直接与硬件打交道,输入机器指令,计算机处理,所以称之为串行。这样计算机的使用效率太低了,必将上下而求索。

    2 批处理系统

    针对使用率的问题,人们就把需要执行的命令,预先写到磁带上,形成一个批任务清单,再交给计算机执行,执行后的结果再输出到磁带上,这样大大提升了计算机的使用率。针对CPU密集型的人物似乎还好,但遇到执行IO密集型的任务,计算机的使用效率就降下来了。人们肯定得想招呀,能不能在执行IO密集型的时候再让CPU处理另一个程序?

    3 集成电路

    计算机必须能够载入多个程序,在不同的时刻能够进行调度和切换。怎么描述每个程序呢,这就是进程,代表每个独立的程序,每个进程都具有独立的内存空间和独立保存自己的运行状态;由CPU调度切换,彼此之间不影响。这是现代操作系统的重要基础,发明了进程。

    4 用户交互

    上述的系统只能小范围商用,系统中每个进程内部是串行执行的,用户是无法进行交互响应的,毫无交互性可言,也就无法推广。在渴望交互的强烈诉求下,诞生了个人计算机,各种现代操作系统应运而生。如何解决交互问题,继续上述的思路,把程序划分不同的模块,把进程拆解为多个子任务,每个子任务可以作为用户交互的单元,线程由此而来。

二 进程线程详解

    上述梳理下操作系统的历程,主要是为了引出进程和线程。进程/线程的概念可自行百度,我们通过上述基本可以得出些结论:

    1 进程之间是相互独立的,具有隔离的内存空间,独立保存自身的运行状态和运行位置;

    2 线程是共享进程内部的资源和空间的,当然线程也可逻辑划分自身独立的空间;

    3 进程就像系统上的每个独立应用,每个进程包含多个线程;

    4 进程是操作系统进行资源分配的基本单位,这让操作系统并发性成为可能;

    5 线程是操作系统进行调度的基本单位,使进程内部并发成为可能,这是高并发的战场。

三 并发引发的思考

    我们知道,线程属于进程,共享进程内部的资源和空间,多个线程在同时进行处理的时候会引发冲突嘛,有冲突怎么处理?这也是本系列存在的意义,后续会通过JMM内存模型/锁/并发工具等组合拳亮招。

    多线程的性能一定优于单线程嘛?

    这是个好频繁的问题,这是一个无法从单一维度回答的问题,需要考虑应用的运行环境,是多核CPU嘛,程序中主要耗时任务是CPU密集型还是IO密集型等等,我们在系列后续会聊到,烦请多多思考!


特此声明:

分享文章有完整的知识架构图,将从以下几个方面系统展开:

1 基础(Linux/Spring boot/并发)

2 性能调优(jvm/tomcat/mysql)

3 高并发分布式

4 微服务体系

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