并发和线程

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-01-21 06:45 206阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  并发和线程
 *   *  并发
     *   *  基本概念
         *  并发的解决
     *  进程和线程
     *   *  线程的状态

# 并发和线程 #

## 并发 ##

### 基本概念 ###

1.  **并发和并行的区别**
    
     *  **并行**(parallel):同时做某些事，可以互不干扰的同一个时刻做几件事
     *  \*\*并发(\*\*concurrency):也是同时做某些事情，但是强调，一个时段内要处理多少事情。

举例：  
高速公路的车道，双向4车道，所有车辆（数据）可以互不干扰的在自己的车道上奔跑（传输）。  
在同一个时刻，每条车道上可能同时有车辆在跑，是同时发生的概念，这是**并行**。  
在一段时间内，有这么多车要通过，这是**并发**。

### 并发的解决 ###

“**食堂打饭模型**”  
中午12点，开饭啦，大家都涌向食堂，这就是并发。如果人很多，就是**高并发**。

1.  **队列、缓冲区**
    
     *  假设只有一个窗口，陆续涌入食堂的人，排队打菜是比较好的方式。所以，排队（队列）是一种天然解决并发的办法。排队就是把人排成**队列**，先进先出，解决了资源使用的问题。排成的队列，其实就是一个缓冲地带，就是**缓冲区**。假设女生优先，每次都从这个队伍中优先选出女生出来先打饭，这就是**优先队列**。
     *  例如queue模块的类Queue、LifoQueue、PriorityQueue（小顶堆实现）。
2.  **争抢**
    
     *  只开一个窗口，有可能没有秩序，也就是谁挤进去就给谁打饭。挤到窗口的人占据窗口，直到打到饭菜离开。其他人继续争抢，会有一个人占据着窗口，可以视为锁定窗口，窗口就不能为其他人提供服务了。这是一种**锁机制**。谁抢到资源就上锁，排他性的锁，其他人只能等候。
     *  争抢也是一种高并发解决方案，但是，这样可能不好，因为有可能有人很长时间抢不到
3.  **预处理**
    
     *  如果排长队的原因，是由于每个人打菜等候时间长，因为要吃的菜没有，需要现做，没打着饭不走开，**锁定着窗口**。食堂可以提前统计大多数人爱吃的菜品，将爱吃的80%的热门菜，提前做好，保证供应，20%的冷门菜，现做。这样大多数人，就算锁定窗口，也很快打到饭菜走了，快速释放窗口。
     *  一种提前加载用户需要的数据的思路，**预处理**思想，缓存常用。
4.  **并行**
    
     *  成百上千人同时来吃饭，一个队伍搞不定的，多开打饭窗口形成多个队列，如同开多个车道一样，并行打菜。开窗口就得扩大食堂，得多雇人在每一个窗口提供服务，造成 成本上升。
     *  日常可以通过购买更多服务器，或多开进程、线程实现并行处理，来解决并发问题。
     *  注意这些都是**水平扩展**思想。
     *  注：如果线程在单CPU上处理，就不是真并行了。但是多数服务器都是多CPU的，服务的部署往往是多机的、分布式的，这都是并行处理。
5.  **提速**
    
     *  提高单个窗口的打饭速度，也是解决并发的方式。
     *  打饭人员提高工作技能，或为单个窗口配备更多的服务人员，都是提速的办法。
     *  提高单个CPU性能，或单个服务器安装更多的CPU。
     *  这是一种**垂直扩展**思想。
6.  **消息中间件**
    
     *  上地、西二旗地铁**站外**的**九曲回肠的走廊**，缓冲人流，进去之后再多口安检进站。
     *  常见的消息中间件有RabbitMQ、ActiveMQ（Apache）、RocketMQ（阿里Apache）、kafka（Apache）等。
     *  当然还有其他手段解决并发问题，但是已经列举除了常用的解决方案，一般来说不同的并发场景用不同的策略， 而策略可能是多种方式的优化组合。
     *  例如多开食堂（多地），也可以把食堂建设到宿舍生活区（就近），所以说，技术来源于生活。

## 进程和线程 ##

在实现了线程的操作系统中，线程是操作系统能够进行运算调度的小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实 际运作单位。一个程序的执行实例就是一个进程。  
进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位， 是操作系统结构的基础。

*  进程和程序的关系
    
    1.  程序是源代码编译后的文件，而这些文件存放在磁盘上。当程序被操作系统加载到内存中，就是进程，进程中存放 着指令和数据（资源），它也是线程的容器。
 *  Linux进程有父进程、子进程，Windows的进程是平等关系。
 *  线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的小单元。
 *  一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC）、寄存器集合和堆栈组成。
 *  在许多系统中，创建一个线程比创建一个进程快10-100倍。
 *  进程、线程的理解
    
    1.  现代操作系统提出进程的概念，每一个进程都认为自己独占所有的计算机硬件资源。
    2.  进程就是独立的王国，进程间不可以随便的共享数据。
    3.  线程就是省份，同一个进程内的线程可以共享进程的资源，每一个线程拥有自己独立的堆栈。

### 线程的状态 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">状态</th> 
   <th align="left">含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">就绪(Ready)</td> 
   <td align="left">线程能够运行，但在等待被调度。可能线程刚刚创建启动，或刚刚从阻塞中恢复，或者被 其他线程抢占</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">运行(Running)</td> 
   <td align="left">线程正在运行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">阻塞(Blocked)</td> 
   <td align="left">线程等待外部事件发生而无法运行，如I/O操作</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">终止(Terminated)</td> 
   <td align="left">线程完成，或退出，或被取消</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![threading\_001][threading_001]

[threading_001]: https://raw.githubusercontent.com/1263351411/xdd.github.io/master/img/python/threading_001.jpg