《Java并发编程实战》读书笔记一 -- 简介

并发的历史

并发的历史，也是人类利用有限的资源去提高生产效率的一个的例子。

设想现在有台计算机，这台计算机具有以下的资源：

单核CPU一个
内存
磁盘
打印机

就跟下图所示：

一台简要的计算机

很久以前（也没多久，几十年前），计算机只能跑一个程序（可以回想下初学51时候的点灯程序）。这个时候程序是非常的自由的，因为他可以占用整个计算机的所有的资源。如下所示：

点灯程序占用了所有的资源

往往有些程序很贱，明明占用着很多的资源，但是却不好好利用，上图的“点灯程序”就是这样一个例子，他只用偶尔用用IO。人们很快就发现了问题，资源浪费太严重了。用我们中国人的话说就是：占着茅坑不拉屎。

所以，计算机学家们想了一个办法：我不能让一个程序占据了所有的计算机资源，为什么我不写一个程序管理所有的计算机资源，然后其他程序需要使用资源的时候，向这个程序申请资源呢？

在这种思想的指引下，操作系统出现了。操作系统管理着计算机软件以及硬件的所有资源。这个时候，就跟下面一样了：

操作系统分配系统资源

程序需要使用什么资源，向操作系统提出申请，由操作系统统一的进行分配（具体怎么分配，这是个非常高深的学问了）。这样做的好处十分的明显：

提高了资源的利用率
例如，程序A在执行的过程中需要等待用户的输入，那么操作系统可以分配一部分程序A不用的资源给程序B使用。
公平性
所有的程序都能访问计算机的资源，并不会再次的出现上面的“点灯程序”占用了所有的资源不干活的情况了。
用户体验
可以允许多个程序同时的运行，意味着用户体验的提升。以前你只能听完歌以后去浏览网页，现在你可以边听歌边浏览网页，这就是操作系统在底下帮你分配资源的结果。而“同时运行”（注意：这里其实不是同时运行，程序之间切换的时间极短，人类感觉不出来）多个程序，也就是所谓的“并发”。

现在我们为“程序”这个概念换一个名字，因为实际上，程序是一个静态的概念，指的是我们编写的代码。但是跑在计算机里面的程序可不是静态的，称之为“进程”，接下来都会使用“进程”而不是“程序”了。

万事大吉了吗？没有！

假设程序C在某个时刻真的获取到了所有的资源，还是会存在上述的问题：虽然现在是分配资源的形式，不是独占资源的形式，但是每个任务要求的使用的资源还是不一样的，这就导致了资源还是会存在空闲的情况--资源利用率还是不够高（我们希望计算机尽量的忙起来，榨干他）！
假设程序C有以下几个任务：

任务A：需要使用CPU
任务B：需要使用内存
任务C：需要使用磁盘

这个时候，一个进程只能执行一个子任务，那么在执行任务A的时候，除了CPU以外的资源又被浪费了。同理，任务B、任务C也是一样。

聪明的计算机学家一样发现了这个问题，因此，线程出现了。每个线程都独立的运行，都共享着进程的资源（CPU、内存、磁盘等等）。这样，在某个时刻，计算机可能是这样的：

执行进程C

线程A执行任务A的时候，线程B去执行任务B，而线程去执行任务C -- 这样在同一个时刻，系统的资源都得到了充分的利用。

其实，操作系统分配的资源，也是一个个小小的冯诺依曼计算机，在这个角度上理解，是不是就好理解了呢~

进程与线程

概念定义

进程

In computing, a process is an instance of a computer program that is being executed. It contains the program code and its current activity. Depending on the operating system (OS), a process may be made up of multiple threads of execution that execute instructions concurrently.

线程

In computer science, a thread of execution is the smallest sequence of programmed instructions that can be managed independently by a scheduler, which is typically a part of the operating system.

以上的定义均来自维基百科，其实按照我的理解：
1、进程是操作系统进行资源分配的最小单位；
2、线程是CPU最小的执行单元。

区分进程以及线程概念的区别，只要记住一点就够了：进程是不共享内存的，线程是共享内存的。就是因为线程共享了内存，才会导致到多线程编程的复杂性。其余的区别，可以参考网上的其他资料，这里就不赘述了。

线程

线程的优点

采用多线程的优点比较多，大致有以下几点：

提高了资源的利用率
更加简单的程序设计
对用户更友好的响应

但是最明显的优点就是：提高了资源的利用率。

一个十分简单的例子就是IO操作，在单线程中的读取文件如下所示：

  5 seconds reading file A
  2 seconds processing file A
  5 seconds reading file B
  2 seconds processing file B
-----------------------
 14 seconds total

在读取文件的这段时间里，CPU是空闲的，却没有使用CPU。但是，如果使用了多线程，就可以变成以下这个样子：

  5 seconds reading file A
  5 seconds reading file B + 2 seconds processing file A
  2 seconds processing file B
-----------------------
 12 seconds total

这样就可以在读取文件B的同时，CPU处理文件A了，提升了资源的利用率，节省了总的时间。

线程的缺点

个人认为，多线程的缺点十分的明显：由于存在了共享，那么如何使得共享的数据同步是一项非常复杂的工作（这也是我看这本书的原因）。
接下来的时间里面，我会继续阅读这本书，但是说句实话，此书翻译确实不咋滴，还不如看原文。

总结

复习一下，本文主要讲了以下内容：

进程、线程的发展历史
操作系统
- 系统资源分配的算法
线程的优点、缺点
每一块内容都可以深入的了解，读者可以挑自己感兴趣的内容自己去深入~