【Java_基礎】並發、並行、同步、異步、多線程的區別


1. 並發:位於同一個處理器上的多個已開啟未完成的線程,在任意一時刻系統調度只能讓一個線程獲得CPU資源運行,雖然這種調度機制有多種形式(大多數是以時間片輪巡為主)。但無論如何,都是通過不斷切換需要運行的線程讓其運行的方式就叫並發(concurrent)。並發的線程之間有兩種關系:同步、互斥。

2. 並行:在多CPU系統中,可以讓兩個以上的線程同時運行,這種可以同時讓兩個以上線程同時運行的方式叫做並行(parallel)。

來個比喻:並發和並行的區別就是一個人同時吃三個饅頭和三個人同時吃三個饅頭

3. 同步:並發線程之間的一種相互依賴關系,進一步的說明就是前一個進程的輸出作為后一個進程的輸入,當第一個進程沒有輸出時第二個進程必須等待。具有同步關系的一組並發進程相互發送的信息稱為消息或事件。並發進程之間的另一種關系就是臨界資源互斥。

4. 異步:和同步相對,同步進程間是順序執行相互依賴的,而異步進程間是彼此獨立的。在進程處理其它事情(如讀取數據)期間,CPU不是空等它的完成,而是繼續處理其它進程。線程是實現異步的一個方式。

5. 多線程:多線程是進程中並發運行的一段代碼,能夠實現線程之間的切換執行,是實現異步的手段。
             異步和多線程:不是同等關系,異步是目的,多線程只是實現異步的一個手段,實現異步可以采用多線程技術或者交給其他進程來處理。

異步操作的本質:

所有的程序最終都會由計算機硬件來執行,所以為了更好的理解異步操作的本質,我們有必要了解一下它的硬件基礎。 熟悉電腦硬件的朋友肯定對DMA這個詞不陌生,硬盤、光驅的技術規格中都有明確DMA的模式指標,其實網卡、聲卡、顯卡也是有DMA功能的。DMA就是直接內存訪問的意思,也就是說,擁有DMA功能的硬件在和內存進行數據交換的時候可以不消耗CPU資源。只要CPU在發起數據傳輸時發送一個指令給DMA,硬件就開始自己和內存交換數據,在傳輸完成之后硬件會觸發一個中斷來通知CPU數據傳輸完成。這些無須消耗CPU時間的I/O操作正是異步操作的硬件基礎。所以即使在DOS這樣的單進程(而且無線程概念)系統中,也同樣可以發起異步的DMA操作。

線程的本質:

線程不是一個計算機硬件的功能,而是操作系統提供的一種邏輯功能,線程本質上是進程中一段並發運行的代碼,所以線程需要操作系統投入CPU資源來運行和調度。

異步操作的優缺點:

因為異步操作無須額外的線程負擔,並且使用回調的方式進行處理,在設計良好的情況下,處理函數可以不必使用共享變量(即使無法完全不用,最起碼可以減少共享變量的數量),減少了死鎖的可能。當然異步操作也並非完美無暇。編寫異步操作的復雜程度較高,程序主要使用回調方式進行處理,與普通人的思維方式有些初入,而且難以調試。

多線程的優缺點:

多線程的優點很明顯,線程中的處理程序依然是順序執行,符合普通人的思維習慣,所以編程簡單。但是多線程的缺點也同樣明顯,線程的使用(濫用)會給系統帶來上下文切換的額外負擔。並且線程間的共享變量可能造成死鎖的出現。

適用范圍:

  在了解了線程與異步操作各自的優缺點之后,我們可以來探討一下線程和異步的合理用途。我認為:當需要執行I/O操作時,使用異步操作比使用線程+同步I/O操作更合適。I/O操作不僅包括了直接的文件、網絡的讀寫,還包括數據庫操作、Web Service、HttpRequest以及.Net Remoting等跨進程的調用。

  而線程的適用范圍則是那種需要長時間CPU運算的場合,例如耗時較長的圖形處理和算法執行。但是往往由於使用線程編程的簡單和符合習慣,所以很多朋友往往會使用線程來執行耗時較長的I/O操作。這樣在只有少數幾個並發操作的時候還無傷大雅,如果需要處理大量的並發操作時就不合適了。

本文參考文章:感覺是對並發並行同步異步多線程講的最好的一篇文章


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM