文章目录
- 1. 并行和并发有什么区别？
- 2. 什么是进程和线程？
- 3. 程序开发时为什么要用多线程，单线程不是很好吗？多线程有什么意义？
- 4. 在什么场景下使用多线程技术？
1. 并行和并发有什么区别？
并发和并行都可以处理“多任务”，二者的主要区别在于是否是“同时进行”多个的任务。
并行：指多件事情在同一时刻发生；比如：A事情和B事情同时进行；
并发：指多件事情在同一时间间隔内发生；比如：操作系统将CPU的时间片分时让给A事情和B事情，仿佛是同时执行；
(1) 并发：
在单核CPU下，线程实际上还是串行执行的，操作系统中有一个组件叫任务调度器，将CPU的时间片（Windows下时间片最小为15ms）分给不同的程序使用，只是由于CPU在线程间切换非常快（时间片很短），人们感觉是同时运行的。一般会将这种轮流使用CPU的做法叫做并发。
CPU | 时间片1 | 时间片2 | 时间片3 | 时间片4 |
core | 线程1 | 线程2 | 线程3 | 线程4 |
同一时刻只能有一条指令执行，把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行：
(2) 并行：在多核CPU下，每个核（core)都可以调度运行线程，这时候线程是并行的。
CPU | 时间片1 | 时间片2 | 时间片3 | 时间片4 |
core1 | 线程1 | 线程1 | 线程3 | 线程3 |
core2 | 线程2 | 线程4 | 线程2 | 线程4 |
同一时刻，多个指令可以在多个处理器上同时执行：
(3) 并行在多处理器系统中存在，而并发可以在单处理器和多处理器系统中都存在。
应用程序可以是并发的，但不是并行的，这意味着它可以同时处理多个任务，但是没有两个任务在同一时刻执行。
应用程序可以是并行的，但不是并发的，这意味着它同时处理多核CPU中的任务的多个子任务。（两个执行的线程不会抢占CPU时间片）
应用程序可以既不是并行的，也不是并发的，这意味着它一次一个地处理所有任务。
应用程序可以既是并行的也是并发的，这意味着它同时在多核CPU中同时处理多个任务。（两个执行的线程会抢占CPU时间片）
操作系统的并发性是指在计算机系统中”同时“运行着多个程序，这些程序宏观上是同时运行的，微观上是交替运行的。
注意：在单CPU的计算机中，其实并没有真正的并行，它只不过是CPU时间钟快速轮转调度带给你的错觉，而这种错觉让你产生了它们真的在同一时刻同时运行。当然如果是多核CPU，那么并行运行还是真实存在的。
单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发的执行。
多核CPU同一时刻可以执行多个程序，多个程序可以并行的执行。
2. 什么是进程和线程？
如下图，使用进程查看软件Process Explorer（Windows任务管理器也可以）来查看系统中的进程和线程，首先看到的就是系统进程的列表，列出了操作系统中当前运行的所有进程（运行中的程序）。列表的每一行对应每个进程的详细信息，并且列出了所占用的系统资源，包括CPU、内存、磁盘、线程数等。
1、进程：
(1) 什么是进程呢？
简单来说，进程是程序的一次启动和执行。上图中运行在内存中的exe文件就可以 理解为进程，进程是受操作系统管理的基本运行单元，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
操作系统在分配资源时是把资源分配给进程的，但是CPU资源比较特殊，它是被分配到线程的，因为真正要占用CPU运行的是线程，所以也说线程是CPU分配的基本单位。
(2) 什么是程序呢？
程序是存放在硬盘中的可执行文件，主要包括代码指令和数据。一个进程是一个程序的一次启动和执行，是操作系统将程序装入内存，给程序分配必要的系统资源，并且开始运行程序的指令。
程序是指令序列，这些指令可以让CPU做指定的任务。*.java程序经编译后形成*.class文件。在IDE中运行*.class文件相当于在操作系统中启动一个JVM虚拟机进程，在该虚拟机进程中加载*.class文件并运行，*.class文件通过执行创建其他新线程的代码来执行具体的任务。
(3) 进程与程序是什么关系呢？
同一个程序可以多次启动，对应多个进程。比如，多次打开Chrome浏览器程序，在Process Explorer中可以看到多个Chrome浏览器进程。
2、线程：
(1) 有了进程，为何又出现线程？
早期的操作系统只有进程而没有线程。进程是程序执行和系统进行并发调度的最小单位。随着计算机的发展，CPU的性能越来越高，从单核CPU发展到了多核CPU，性能提升了成千上万倍。为了充分发挥CPU的计算性能，提升CPU硬件资源的利用率，同时弥补进程调度过于笨重产生的问题，进程内部演进出了并发调度的诉求，于是就发明了线程。
(2) 什么是线程？
线程可以理解为在进程中独立运行的子任务，比如QQ.exe运行时，很多子任务也同时在运行，如好友视频线程、下载文件线程、传输数据线程、发送表情线程等，这些不同的任务或者说功能都可以同时运行，其中每一项任务完全可以理解成是“线程”在工作，传文件、听音乐、发送图片表情等这些功能都有对应的线程在后台默默地运行。
线程是指“进程代码段”的一次顺序执行流程。线程是CPU调度的最小单位。一个进程中有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区资源，但是每个线程有自己的程序计数器和栈区域。
3、进程和线程的区别：
现在几乎百分之百的操作系统都支持多任务的执行，对计算机来说每一个任务就是一个进程（Process），在每一个进程内部至少要有一个线程（Thread）是在运行中，有时线程也称为轻量级的进程。
(1) 线程是“进程代码段”的一次顺序执行流程。一个进程由一个或多个线程组成，一个进程至少有一个线程。
(2) 线程是CPU调度的最小单位，进程是操作系统分配资源的最小单位。线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。
(3) 线程是出于高并发的调度诉求从进程内部演进而来的。线程的出现既充分发挥了CPU的计算性能，又弥补了进程调度过于笨重的问题。
(4) 进程之间是相互独立的，但进程内部的各个线程之间并不完全独立。各个线程之间共享进程的方法区内存、堆内存、系统资源（文件句柄、系统信号等）。
(5) 切换速度不同：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。所以，有的时候，线程也称为轻量级进程。
3. 程序开发时为什么要用多线程，单线程不是很好吗？多线程有什么意义？
(1) 实现异步调用：
从调用角度来讲，如果需要等待结果返回才能继续运行，就是同步；如果不需要等待结果返回就能继续运行就是异步；
多线程可以让方法执行变成异步的（即不要干巴巴的等着），比如说读取磁盘文件时，假如读取操作话费了5秒钟，假如没有线程调度机制，那么这5秒钟CPU什么也做不了，其他代码都得暂停。。。
比如在项目中视屏文件需要转换格式等操作比较耗时，这时可以开一个新线程处理视屏转换，避免阻塞主线程。
其实如果大家有使用“多任务操作系统”的经验，比如Windows系列，那么对它的方便性应该都有体会：使用多任务操作系统Windows可以大幅利用CPU的空闲时间来处理其他任务，比如可以一边让操作系统处理正在用打印机打印的数据，一边使用Word编辑文档。CPU在这些任务中不停地切换，由于切换的速度非常快，给使用者的感受就是这些任务在同时运行，所以使用多线程技术可以在同一时间内做更多不同种类的任务。
使用多个线程有助于在单处理器系统上获得更高的吞吐率。如果程序是单线程的，那么当程序等待某个同步I/O操作完成时，处理器将处于空闲状态。而在多线程程序中，如果一个线程在等待I/O操作完成，另一个线程可以继续运行，使程序能够在I/O阻塞期间继续运行。（这就好比在等待水烧开的同时看报纸，而不是等到水烧开之后再开始看报纸）。
(2) 充分利用多核CPU的优势，提高运行效率：只有多核CPU才能提高效率，单核CPU仍然是轮流执行。
由于基本的调度单位是线程，因此如果在程序中只有一个线程，那么最多同时只能在一个处理器上运行。在双处理器系统上，单线程的程序只能使用一半的CPU资源，而在拥有100个处理器的系统上，将有99%的资源无法使用。另一方面，多线程程序可以同时在多个处理器上执行。如果设计正确，多线程程序可以通过提高处理器资源的利用率来提升系统吞吐率。
比如下面的场景，执行3个计算，最后将计算结果汇总：
计算1，花费10ms
计算2，花费11ms
计算3，花费9ms
汇总计算，花费1ms如果是串行执行，那么总共花费的时间为：10+11+9+1=31ms
但是如果是四核CPU,各个核心分别使用线程1执行计算1，线程2执行计算2，线程3执行计算3，那么这3个线程是并行执行的，花费的时间只取决于运行时间最长的那个线程，最后加上汇总时间只花费12ms。
因此结论为：
在单核CPU下，多线程不能实际提高程序的运行效率，只是为了能够在不同的任务之间切换，不同线程轮流使用CPU，不至于让一个线程总占用CPU，别的线程没法干活。
在多核CPU下，可以并行跑多个线程，但是能够提高效率也要视情况而定，只有有些任务经过精心设计，将任务拆分并行执行才可以提高程序的运行效率。
4. 在什么场景下使用多线程技术？
(1) 阻塞：一旦系统中出现了阻塞现象，则可以根据实际情况来使用多线程提高运行效率。
(2) 依赖：业务分为两个执行过程，分别是A和B，当A业务有阻塞的情况发生时，B业务的执行不依赖A业务的执行结果，这时可以使用多线程来提高运行效率；如果B业务依赖A业务的执行结果，则不需要使用多线程技术，按顺序串行执行即可。
注意多线程是异步的，所以千万不要把IDE里代码的顺序当作线程执行的顺序，线程被调用的时机是随机的。
