【Java并发知识总结 | 第七篇】Java并发相关概念总结（程序/进程/线程、并行/并发、同步/异步、死锁/避免、线程安全/三大特性）

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7.并发相关概念总结（程序/进程/线程、并行/并发、同步/异步、死锁/避免、线程安全/三大特性）
- 7.1程序、进程与线程
- 7.2并行和并发
- 7.3同步和异步
- 7.4什么是死锁？如何避免？
- 7.5何为线程安全？以及三大特性

7.并发相关概念总结（程序/进程/线程、并行/并发、同步/异步、死锁/避免、线程安全/三大特性）

7.1程序、进程与线程

程序是静态的概念，windows下通常指exe文件，即可执行文件。
进程
- 定义：进程是动态的概念，是程序在运行状态，进程说明程序在内存中的边界。
- 内存：每个进程拥有不同的内存空间（例如：打开多个记事本）
- 开销方面：每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），进程之间的切换会有较大的开销
线程：
- 定义：线程是进程内的一个”基本任务”,每个线程都有自己的功能，是CPU分配与调度的基本单位。
- 内存：对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源
- 开销方面：每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小

7.2并行和并发

并行：多个处理器（或者多核的处理器）同时处理多个不同的任务（物理上同时发生）；
并发：一个处理器同时处理多个任务（逻辑上同时发生）；

举例：像我们去⾷堂打饭，并⾏就是我们在多个窗⼜排队，⼏个阿姨同时打菜；并发就是我们挤在⼀个窗⼜，阿姨给这个打⼀勺，又⼿忙脚乱地给那个打⼀勺。

7.3同步和异步

同步（阻塞模式）：
- 定义：同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去;
- 举例：当客户端发送请求给服务端，在等待服务端响应的请求时，客户端不做其他的事情。当服务端做完了才返回到客户端。
异步（非阻塞模式）：
- 定义：异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。当有消息返回时系统会通知进程进行处理，这样可以提高执行的效率。
- 举例：客户端发送给服务端请求时，在等待服务端响应的时候，客户端可以做其他的事情，这样节约了时间，提高了效率。
小例子：
- 比方说一个人边吃饭，边看手机，边说话，就是异步处理的方式。
- 同步处理就不一样了，说话后在吃饭，吃完饭后在看手机，必须等待上一件事完了，才执行后面的事情。

7.4什么是死锁？如何避免？

定义：死锁（Deadlock）是指多个进程/线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待 某个资源被释放 。由于进程/线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。
四个必要条件
- 互斥（x）：资源是独占的且排他使用，进程互斥使用资源，即任意时刻一个资源只能给一个进程使用，其他进程若申请一个资源，而该资源被另一进程占有时，则申请者等待直到资源被占有者释放。
- 请求并保持：进程每次申请它所需要的一部分资源，在申请新的资源的同时，继续占用已分配到的资源。
- 非抢占：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不被其他进程强行剥夺，而只能由获得该资源的进程资源释放
- 循环等待（资源有序分配，即标序号）：在发生死锁时必然存在一个进程等待队列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路，环路中每一个进程所占有的资源同时被另一个申请，也就是前一个进程占有后一个进程所深情地资源。
破坏死锁：那么避免死锁问题就只需要破环其中一个条件就可以，最常见的并且可行的就是 使用资源有序分配法，来破环环路等待条件。
- 例如：进程PA，使用资源的顺序是R1，R2；
  进程PB，使用资源的顺序是R2，R1；
  若采用动态分配有可能形成环路条件，造成死锁。
  采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2；
  PA：申请次序应是：R1，R2
  PB：申请次序应是：R1，R2