java中的并發是什么

并發是什么？

并發：是指在某個時間段內，多任務交替的執行任務。當有多個線程在操作時，把CPU運行時間劃分成若干個時間段,再將時間段分配給各個線程執行。 在一個時間段的線程代碼運行時，其它線程處于掛起狀。

在并發環境下，程序的封閉性被打破，出現以下特點：

●　并發程序之間有相互制約的關系。直接制約體現為一個程序需要另一個程序的計算結果；間接體現為多個程序競爭共享資源，如處理器、緩沖區等。

●　并發程序的執行過程是斷斷續續的。程序需要記憶現場指令及執行點。

●　當并發數設置合理并且CPU擁有足夠的處理能力時，并發會提高程序的運行效率。

在并發環境中，當一個對象可以被多個線程訪問到時，會造成該對象可以被任何訪問到的線程進行修改，從而出現數據不一致的情況。所以提出線程安全的概念。

并發和并行

是十分容易混淆的概念。并發指的是多個任務交替進行，而并行則是指真正意義上的“同時進行”。實際上，如果系統內只有一個CPU，使用多線程時，在真實系統環境下不能并行，只能通過切換時間片的方式交替進行，從而并發執行任務。真正的并行只能出現在擁有多個CPU的系統中。

為什么要用到并發？

并發編程在一定程度上離不開多核CPU的發展。隨著單核CPU的研發已經不能遵循“摩爾定律”（摩爾定律是硬件發展的觀測定律，另外還有基于“摩爾定律”的“反摩爾定律”，不過“反摩爾定律”是軟件領域的定律，有興趣的可以自行了解），硬件工程師們為了進一步提升計算速度，而不是再追求單獨的計算單元，而是將多個計算單元整合到了一起，也就是形成了多核CPU。短短十幾年的時間，家用型CPU,比如Intel i7就可以達到4核心甚至8核心。而專業服務器則通常可以達到幾個獨立的CPU，每一個CPU甚至擁有多達8個以上的內核。

因此，“摩爾定律”似乎在CPU核心擴展上繼續得到體驗。而在多核的CPU的背景下，催生了并發編程的趨勢，通并發編程的形式可以將多核CPU的計算能力發揮到極致，性能得到提升。

在特殊的業務場景下先天的就適合于并發編程。比如在圖像處理領域，一張1024X768像素的圖片，包含達到78萬6千多個像素。即時將所有的像素遍歷一邊都需要很長的時間，面對如此復雜的計算量就需要充分利用多核的計算的能力。

另外在開發購物平臺時，為了提升響應速度，需要拆分，減庫存，生成訂單等等這些操作，就可以進行拆分利用多線程的技術完成。面對復雜業務模型，并行程序會比串行程序更適應業務需求，而并發編程吻合更能這種業務拆分正是因為這些優點，使得多線程技術能夠得到重視，也是一名CS學習者應該掌握的：

●　充分利用多核CPU的計算能力;

●　方便進行業務拆分，提升應用性能

并發編程有哪些缺點？

1、頻繁的上下文切換

時間片是CPU分配給各個線程的時間，因為時間非常短，所以CPU不斷通過切換線程，讓我們覺得多個線程是同時執行的，時間片一般是幾十毫秒。

每次切換時，需要把當前的狀態保存起來，以便能夠進行恢復先前狀態，而這個切換行為非常損耗性能，過于頻繁切換反而無法發揮出多線程編程的優勢。通常減少上下文切換可以采用無鎖并發編程、 CAS算法、使用最少的線程和使用協程。

無鎖并發編程：可以參照的ConcurrentHashMap鎖分段的思想，不同的線程處理不同段的數據，這樣在多線程競爭的條件下，可以減少上下文切換的時間。

CAS算法，利用原子下使用CAS算法來更新數據，使用了樂觀鎖，可以有效的減少一部分不必要的鎖競爭帶來的上下文切換

使用最少線程：避免創建不需要的線程，比如任務很少，但是創建了很多的線程，這樣會造成大量的線程都處于等待狀態

協程：在單線程里實現多任務的調度，并在單線程里維持多個任務間的切換

由于上下文切換是個相對比較耗時的操作，所以在 “Java的并發編程的藝術” 一書中有過一個實驗，并發累加未必會比串行累加速度快。

2、線程的安全性問題

多線程編程中最難以把握的就是臨界區線程安全問題，稍微不注意就會出現死鎖的情況，一旦產生死鎖就會造成系統功能不可用。

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