进程是资源的分配和调度的一个獨立单元而线程并发和并行是CPU调度的基本单元。一个进程可以包括多个线程并发和并行并且线程并发和并行共享整个进程的资源(寄存器、堆栈、上下文),一个进程至少包括一个线程并发和并行
(1)并行是指俩个或者多个事件在同一时刻发生;而并发是指俩个或多個事件在同一时间间隔发生。
(2)并行是在不同实体上的多个事件并发是在同一个实体上的多个事件。
(3)并行可以理解为在一台处理器上“同时”处理多个任务并发可以理解为在多台处理器上同时处理多个任务。
并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核以达箌最高的处理性能。
3、线程并发和并行的5种(或者6种)状态
(1)初始状态(如何实现多线程并发和并行)
实现Runnable接口或者继承Thread类得到一个线程并发和并行类new一个实例出来,线程并发和并行就进入了初始状态
(2)可运行状态(就绪状态)
b、当前线程并发和并行sleep()方法结束,其怹线程并发和并行join()结束等待用户输入完毕,这些线程并发和并行也将进入可运行状态
c、调用当前线程并发和并行的yield()方法,当前线程并發和并行进入可运行状态
d、锁池里的线程并发和并行拿到对象锁后,进入可运行状态
线程并发和并行调度程序从可运行池中随机选择┅个线程并发和并行作为当前线程并发和并行时当前线程并发和并行所处的状态,这也是线程并发和并行进入运行状态的唯一方式
a、当前線程并发和并行T调用Thread.sleep()方法当前线程并发和并行进入阻塞状态。
b、运行在当前线程并发和并行里的其他线程并发和并行t2调用jion()方法当前线程并发和并行进入阻塞状态。
c、等待用户输入时当前线程并发和并行进入阻塞状态。
当线程并发和并行的run()方法完成时或者主线程并发囷并行main()方法完成时,我们就认为他死去
(6)等待队列(Object里的方法)
个人笔记,不保证正确
一、进程 Process:(并行运算分布式)
每一个进程,都可以看作是一个完整的 Program它有自己完全独立的内容。不与其他进程直接共享数据(一个工作(job)可以由多个 process 完成,例如电脑上的qq/360就会有好几个进程这种程序可能会有一个守护进程,当主进程挂掉它会自动重启主进程。)
二、线程并发和并行 Thread:(并发执行)
属于同一个进程的线程并发和并行之間是共享一套工作内容的。这使得线程并发和并行的创建和移除开销很小但同时也使编程变得复杂。
关于线程并发和并行分用户级線程并发和并行和内核级线程并发和并行。不同的语言中这两种线程并发和并行的对应关系也不尽相同。
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将多个用户级线程并发和并行映射到一个内核级线程并发和并行线程并发和并行管理在用户空间完成,这种模型下操作系统并不知道多线程并发和并行的存在Python 就是這种模型。
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优点:线程并发和并行管理是在用户空间进行的切换上下文开销比较小,性能较高
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缺点:当一个线程并发和并行在使用内核服务时被阻塞,那么整个进程都会被阻塞;多个线程并发和并行不能并行地运行在多处理机上
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将每个用户级线程并发和并行映射到一個内核级线程并发和并行。Java的线程并发和并行就属于这种模型
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优点:当一个线程并发和并行被阻塞后,允许另一个线程并发和并行继续執行所以并发能力较强;能很好的利用到CPU的多核心。
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缺点:每创建一个用户级线程并发和并行都需要创建一个内核级线程并发和并行与其对应这样创建线程并发和并行的开销比较大,会影响到应用程序的性能并且切换线程并发和并行要进出内核,代价比较大
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将n个用戶级线程并发和并行映射到m个内核级线程并发和并行上,要求 m <= nGO(1.5之后)的协程就属于这种线程并发和并行模型。
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特点:既克服了多对一模型的并发度不高的缺点又克服了一对一模型的一个用户进程占用太多内核级线程并发和并行,开销太大的缺点又拥有多对一模型和┅对一模型各自的优点。
如果说线程并发和并行是轻量级的进程那么协程就是轻量级的线程并发和并行。线程并發和并行跑在进程里协程就跑在线程并发和并行里。
- 协程是跑在同一个线程并发和并行里并且是由程序本身来调度的。协程间的切换僦是函数的调用完全没有线程并发和并行切换那么大的开销。
- 因为协程是程序调度的,它實际上是串行运行的因此不需要复杂的锁机制来保证线程并发和并行安全。
- 在协程中控制共享资源不加锁只需要判断状态就好了。这免去了锁机制带来的开销
因为协程跑在单个线程并发和并行内,所占用的 CPU 资源有限所以多协程并不能提升计算性能。不仅如此因为哆了程序本身的调度开销,计算密集型程序的性能反而会下降
此外,协程代码中决不能出现阻塞否则整个线程并发和并行都会停下来等待该操作完成,这就麻烦了
由此,又引出两个名词:
- 并发(Concurrent):多个任务交替进行
- 并行(Parallel):多个任务同时进行。
Note:进程 囷 线程并发和并行 都可能是 并发 或 并行 的关键看你程序的运行状态。多核是并行的前提并发则只要求交替执行,因此单核也没问题
- 同步:不同程序单元为了完成某个任务,在执行过程中需靠某种通信方式以协调一致称这些程序单元是同步执行的。
- 多线程并發和并行编程中所有修改共享变量的行为,都必须加锁保证顺序执行,保证同步或者加原子锁,保证该修改操作是原子的
- 异步:為完成某个任务,不同程序单元之间过程中无需通信协调也能完成任务的方式。