本书简介

简介一般是一本书的一个概括，本书的核心是 Java 并发 ，那么简介中的内容肯定是与并发相关的知识。

读书之前，如果你对并发一无所知，那么一定要带着问题来读书，首先，最直接的问题：

什么是并发？
并发是怎么来的？
并发带来了什么样的问题？
不同的问题是由于什么底层的原因导致的？

刨根问底的弄明白这几个问题，基本上也就对于并发有了一个基本而全面的认识。

这里就以问题为线索，以解决问题为目的，来读这一章。

1. 什么是并发？

首先：计算机最早是没有 操作系统 的，每个计算机从头到尾只执行一个程序，这个程序获取所有的资源。
这个年代估计已经很早了，但是想想都可以知道这样是很低效的，并且当时的计算机属于很昂贵的机器，这就更加降低了使用效率。

于是操作系统出现了，有了操作系统之后计算机可以运行多个应用程序了，并且操作系统充当了调度分配者的身份，负责分配计算机资源。

每个程序都是一个独立的进程，每个进程有自己的数据内存空间。于是计算机从单应用时代进入了操作系统出现后的多进程时代。

在这里，本书的简介给出了操作系统出现的原因：

提升公平性： 也就是多个应用程序使用时间片的方式进行切换，而不是没有操作系统时从头到尾运行一个应用程序
提升资源利用率： 当程序需要等待外部操作（比如网络或者磁盘I/O）时，可以切换到另一个程序继续运行，就提升了计算机的利用率
便利性： 编写多个程序进行计算，在必要的时互相通信，比编写一个巨大的程序来计算所有任务要简单。（有点分布式与巨型单体应用的感觉）

所以为了性能与 利用率 ，操作系统出现了。但是进程还是有点重，因为一个应用程序可能需要很多资源，所以这两个指标继续促进对进程进行细分，于是在进程中我们可以同时进行多个控制流，线程出现了。
比如下面示意图，一个应用程序中有许多个流程并行执行，你在收发群消息的时候，也可以收发好友消息，有时候还会后台给你推送你所在地的新闻，这背后就是多线程 技术的应用。

线程是轻量级的进程，在「现代操作系统」中，以线程为基本调度单位，如果没有使用明确的协同机制（比如 Java 中的锁）那么线程将彼此独立执行，所以在多线程环境下会出现许多单线程中没有的问题。

【下面是一个简单的帮助记忆的流程图：】

2. 多线程的优点

这里本书介绍了引入多线程之后的优点：

降低开发和维护成本，提升复杂应用程序的性能。
但是其实多线程程序并不好维护，因为其异步的特性，不像同步程序所有流程都写在一起，所以这里的降低可能是与以前的更为复杂的程序做对比。
提升图形用户界面的灵敏度
这点毫无疑问，如果没有多线程，那么图形界面将充满了阻塞。
在服务器应用程序中，提升资源利用率和系统吞吐率。
Web 服务器是天然的高并发场景，一个服务器同时需要接受很多个客户端的同时访问，如果没有多线程则响应时间会大大提升，甚至不可用。
提升多核处理器的利用率
随着时代的发展，现在的 CPU 核心是越来越多了，而线程是可以真正并行在不同核心上的，而且就算在单核 CPU 上，多线程在某些场景也可以提升 CPU 的利用率，比如一个外部 I/O 需要等待回应，这个时间就可以切换到其他线程执行任务，提高 CPU 的利用率
多线程程序建模比复杂的异步程序更加简单
还是那句话，简单与复杂是对比出来的。如果一个程序中的任务类型都相同，那么比包含多种异构任务的程序要更加易于编写，测试，并且错误会更少。
作者提出使用线程可以将复杂的异步工作流拆解为「一组」简单的同步工作流，每个流程在单独的线程中运行，并在特定的位置进行交互。

Servlet 和 RMI 框架可以帮助我们实现上述目标，我们在编写 Servlet 程序的时候并不需要了解同时处理多少个请求的具体底层逻辑，以及 Socket 输入流输出流是否被阻塞。我们使用同步的方式来处理请求，就像编写普通的单线程应用那样。

3. 多线程带来的问题

技术的发展总是伴随着问题的出现，为了提高计算机的利用率和最大化性能，操作系统出现了，此时进入多进程时代。

进程过于庞大，于是细分为线程，进一步的细分意味着对资源的更细粒度的掌控，于是性能和利用率进一步提示，进入多线程时代。

但是多线程环境下也伴随着其特有的问题：

可见性问题：CPU 缓存导致 —— 硬件层面
有序性问题：编译器优化导致 —— 语言层面
原子性问题：操作系统线程切换 —— 操作系统层面

这三个问题都属于安全性问题。

多线程还存在着活跃性和性能问题：

当程序无法执行某行代码的时候，就出现了活跃性问题，最典型的就是死锁，多个线程的等待资源被对方持有，导致资源成功获取永远不会发生，进而处于无限的等待状态。
线程的切换存在不小的开销，操作系统需要保存当前线程的执行状态和上下文，当存在大量的线程时，反而可能导致应用性能的下降。

所以这就是回答了第一个问题，什么是并发：并发就是在操作系统中同时运行多个计算。

那么并发是怎样来的？很明显，并发随着操作系统的出现而来，其目的就是为了提醒：「性能」和「利用率」。这很容易理解，毕竟计算机是资源，我们希望最大化的榨取它的性能，让它一直能处于计算状态有所产出，之前一台计算机智能运行一个程序，多个程序就需要多个计算机，有了操作系统之后计算机可以同时运行多个程序（当然这里在多核心CPU出现之前，这里的同时也只是假象，其真正原因是 CPU 的高频率切换以及操作系统的「时分复用」机制）

单线程程序对比多线程程序的优势：

Java 中的并发

上面已经说了，并发的出现是因为操作系统的出现，那么 Java 作为编程语言，也是对并发这种特性有支持的，下面就聊聊 Java 中的并发。

每启动一个 main 方法，操作系统中就会增加一个 JVM 实例，这个实例中可以启动多个线程，操作系统具体调度的就是 JVM 中的不同线程。

Java 内存模型

Java 中的内存模型设计如下（来自深入学习JVM）：

可以看到，每个线程中有自己独显的数据区域，也有线程共享的数据区域。

Java 与并发相关的类：

最直接的类

Thread ，这个类就是线程对应的抽象对象。
Object 中也有与线程相对于的方法。
JUC 并发包中存在着线程池相关的类

Java 中与并发相关的关键字：

synchronized ，我想就算你没接触过并发，应该也知道 synchronized 锁这个关键字
volatile ，内存可见性相关的关键字。

Java 中与并发相关的应用

最直接的 Web服务器，比如 Tomcat，一个服务器要接受无数的请求，这些请求是被并发执行的，否则的话只有执行完上一个请求才能执行下一个，那么肯定无法满足用户的需求，Web 服务器应用场景是天然的并发场景
Android 开发，之所以没说 Swing ，是因为太古老了，我最早也接触过一些安卓开发的相关工作，当时刚入门，就接触了线程相关的概念，因为当时渲染界面只能在主线程完成，工作事件要分配的专门的工作线程，不同给的线程负责不同的工作，因为界面的点击也是并发的，可能用户点了一个按钮之后又点了另外的按钮，这些对应着不同的事件和策略。