为什么要使用多线程?

系统管理员 2024-03-22 17:34 23阅读 0赞

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 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">（1）更多的处理器核心</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">随着处理器上的核心数量越来越多，以及超线程技术的广泛运用，现在大多数计算机都比以往更加擅长<code>并行计算</code>，而处理器性能的提升方式，也从更高的主频向更多的核心发展。如何利用好<code>处理器上的多个核心</code>也成了现在的主要问题。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">线程是大多数操作系统调度的基本单元，一个程序作为一个进程来运行，程序运行过程中能够创建多个线程，而<strong>一个线程在一个时刻只能运行在一个处理器核心上</strong>。试想一下，一个单线程程序在运行时只能使用一个处理器核心，那么再多的处理器核心加入也无法显著提升该程序的执行效率。相反，如果该程序使用多线程技术，将计算逻辑分配到多个处理器核心上，就会显著减少程序的处理时间，并且随着更多处理器核心的加入而变得更有效率。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>（2）更快的响应时间</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">有时我们会编写一些较为复杂的代码（这里的复杂不是说复杂的算法，而是复杂的业务逻辑），例如，一笔订单的创建，它包括插入订单数据、生成订单快照、发送邮件通知卖家和记录货品销售数量等。用户从单击“订购”按钮开始，就要等待这些操作全部完成才能看到订购成功的结果。但是这么多业务操作，如何能够让其更快地完成呢？</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">在上面的场景中，可以使用多线程技术，即<code>将数据一致性不强的操作派发给其他线程处理</code>（也可以使用消息队列），如生成订单快照、发送邮件等。这样做的好处是响应用户请求的线程能够尽可能快地处理完成，缩短了响应时间，提升了用户体验。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>（3）更好的编程模型</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Java为多线程编程提供了良好、考究并且一致的编程模型，使开发人员能够更加专注于问题的解决，即为所遇到的问题建立合适的模型，而不是绞尽脑汁地考虑如何将其多线程化。一旦开发人员建立好了模型，稍做修改总是能够方便地映射到Java提供的多线程编程模型上。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-----------------------------------------------------------------------------读书笔记摘自 书名：Java并发编程的艺术 作者：方腾飞；魏鹏；程晓明</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
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![在这里插入图片描述][475edd291cca40729a91087b25123f92.png_pic_center]

先从总体上来说

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 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"><strong>从计算机底层来说</strong>：</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">线程可以比作是轻量级的进程，是程序执行的最小单位，<code>线程间的切换和调度的成本远远小于进程</code>。<br>另外，<code>多核CPU时代意味着多个线程可以同时运行，这减少了线程上下文切换的开销</code>。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>从当代互联网发展趋势来说</strong>：</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">现在的系统动不动就要求百万级甚至千万级的<code>并发量</code>，而 <strong><code>多线程并发编程</code>正是开发<code>高并发系统</code>的基础</strong>，利用好多线程机制可以大大提高系统整体的<code>并发能力</code>以及<code>性能</code>。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
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再深入到计算机底层来探讨

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 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"><strong>单核时代</strong>：</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">在单核时代多线程主要是为了<code>解决阻塞</code> ，即提高<code>单进程</code>利用 CPU 和 IO 系统的效率；<br><br>假设只运行了一个 Java 进程的情况，当我们请求 IO 的时候，如果 Java 进程中只有一个线程，此线程被 IO 阻塞则整个进程被阻塞。CPU 和 IO 设备只有一个在运行，那么可以简单地说系统整体效率只有 50%。当使用多线程的时候，一个线程被 IO 阻塞，其他线程还可以继续使用 CPU。从而提高了 Java 进程利用系统资源的整体效率。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>多核时代</strong>:</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">多核时代多线程主要是为了<code>提高进程利用多核 CPU 的能力</code>。<br><br>假如我们要计算一个复杂的任务，<strong>我们只用一个线程的话，不论系统有几个 CPU 核心，都只会有一个 CPU 核心被利用到</strong>。而创建多个线程，这些线程可以被映射到底层多个 CPU 上执行，在任务中的多个线程没有资源竞争的情况下，任务执行的效率会有显著性的提高，约等于（单核时执行时间/CPU 核心数）。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"><strong>在SUN公司授权的《Java核心技术》，第7版卷II，第8版卷I，有关于“可运行线程”中，找到如下两句话：</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">“今天，人们很可能有单台拥有多个CPU的计算机，但是<code>并发执行的进程数</code>并不是CPU数目制约的。操作系统的<code>时间片</code>分配给每一个进程，给人并行处理的感觉”。 “在具有多个处理器的机器上，<code>每一个处理器运行一个线程，可以有多个线程并行运行</code>。当然，如果线程的数目多于处理器的数目，调度器依然采用时间片机制”。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[475edd291cca40729a91087b25123f92.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/18/27f84d8d776d45339fcae50e946332dc.png