java並發是什麼？

並發是什麼？

並發：是指在某個時間段內，多任務交替的執行任務。當有多個執行緒在操作時，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執行緒執行。在一個時間段的執行緒程式碼運行時，其它執行緒處於掛起狀。

在並發環境下，程式的封閉性被打破，出現以下特點：

●　並發程序之間有相互制約的關係。直接限制體現為一個程式需要另一個程式的運算結果；間接體現為多個程式競爭共享資源，如處理器、緩衝區等。

●　並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。

●　當並發數設定合理且CPU擁有足夠的處理能力時，並發會提高程式的運作效率。

在並發環境中，當一個物件可以被多個執行緒存取到時，會造成該物件可以被任何存取的執行緒進行修改，從而出現資料不一致的情況。所以提出線程安全的概念。

並行和並行

是十分容易混淆的概念。並髮指的是多個任務交替進行，而並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，使用多執行緒時，在真實系統環境下不能並行，只能透過切換時間片的方式交替進行，從而並發執行任務。真正的平行只能出現在擁有多個CPU的系統中。

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#為什麼要用到並發？

並發程式設計在一定程度上離不開多核心CPU的發展。隨著單核CPU的研發已經不能遵循“摩爾定律”（摩爾定律是硬體發展的觀測定律，另外還有基於“摩爾定律”的“反摩爾定律”，不過“反摩爾定律”是軟體領域的定律，有興趣的可以自行了解），硬體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,例如Intel i7就可以達到4核心甚至8核心。而專業伺服器通常可以達到幾個獨立的CPU，每個CPU甚至擁有多達8個以上的核心。

因此，「摩爾定律」似乎在CPU核心擴展上繼續被體驗。而在多核心的CPU的背景下，催生了並發程式設計的趨勢，通並發程式的形式可以將多核心CPU的運算能力發揮到極致，效能提升。

在特殊的業務場景下先天的就適合併發程式設計。例如在影像處理領域，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，面對如此複雜的運算量就需要充分利用多核心的運算的能力。

另外在開發購物平台時，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。面對複雜業務模型，平行程式會比串列程式更適應業務需求，而並發程式設計吻合更能這種業務拆分正是因為這些優點，使得多執行緒技術能夠得到重視，也是一名CS學習者應該掌握的： 

●　充分利用多核心CPU的運算能力;

●　方便進行業務拆分，提升應用效能

並發程式設計有哪些缺點？

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不斷透過切換線程，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，需要把目前的狀態保存起來，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，過於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採用無鎖並發程式設計、 CAS演算法、使用最少的執行緒和使用協程。

無鎖定並發程式設計：可以參考的ConcurrentHashMap鎖定分段的思想，不同的執行緒處理不同段的數據，這樣在多執行緒競爭的條件下，可以減少上下文切換的時間。

CAS演算法，利用原子下使用CAS演算法來更新數據，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，例如任務很少，但是創建了很多的線程，這樣會造成大量的線程都處於等待狀態

#協程：在單線程裡實現多任務的調度，並在單執行緒維持多個任務間的切換

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

2、執行緒的安全性問題

多執行緒程式設計中最難掌握的就是臨界區執行緒安全性問題，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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