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大白话描述并发编程重要概念

技术杂谈 勤劳的小蚂蚁 3个月前 (01-21) 71次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

在各类编程语言中,各种应用的开发中,为了提高执行效率,都会有涉及到多线程。
而在多线程编程中,有许多的概念,这些概念在书中都以偏教科书的形式描述,并不易于理解。本文将会以更生活化的方式来描述多线程中常见的概念。对于表述的内容,欢迎留言讨论。

并发 VS 并行

多线程编程,一般又会称为并发编程。而与如同孪生兄弟一般的一个概念,叫并行。
所谓并发,是在多核之前就已经存在的概念,多个线程通过交替执行来实现任务的执行。
而并行,更多的是指多核的基础上,多个线程同时执行。
就像我们去WC,此时马桶只有一个,正常的每次只有一个人在使用,这就是单线程执行。
如果有两个或多个人在等待,占有马桶的人便秘,为了短作业优先的原则,换下一个使用,这种每人使用一会儿是多线程并发执行。
如果马桶数大于等待人数,人们可以直接使用, 同时进行,这种则是多线程并行执行。

刷墙

假设当前要为一个房子刷颜料,而房子内房间比较多。
一开始的时候,工人A一个人在干活,每天从早忙到晚,进度缓慢。 (单线程执行)
为了提升效率,工人A又找了一个帮手,我们称之为工人B。(多线程)
两个人里,A更擅长涂料的调配,而B更擅长墙面的粉刷。两个人分工合作。在A调好涂料好,B开始粉刷
A把配好的涂料放到桶里,B拿到桶,进行粉刷工作。
整个配料包含最主要的三个步骤:
  • 加水
  • 增加涂料
  • 搅拌
有一天,B心里有事,心不在焉的。A刚把水倒到桶里,B就拿走桶使用它开始粉刷,做了不少无用功(由于不正确的执行顺序导致的结果的情况,称为竞态条件)。
A发现自己桶里的东西,可能会在没配好的时候,被B使用到(非原子操作)。为此,A搬到了一个小房间中,每次一桶涂料配好之后,才会放到涂料区,B从这里拿到配好的料去进行粉刷。
在A配料期间,桶都被A占用,B不再会像之前一样,使用到调配了一半的料。(我们把A的一次配料工作称为一次原子操作。同时认为A的操作Happens-before B的操作)
A与B对桶的使用,两人里,每次只能一人在使用。我们称这种操作是互斥的,。
这种通过桶占有的方式来实现的锁定,我们称为隐式锁。Java里称为Monitor锁管程锁
而为了保证在小房间内不被其他人打扰到,A每次配料期间,会在门上写上工作中,请稍后,这样别人看到后就不会再进入房间打断,这种形式的锁定,我们称为显式锁
假设A与B的涂料交付是在公共区域的涂料区进行,那么,每次A在小房间内配好的料,对于B来说,并不知晓。只有A把料放到公共区域内,B才能使用到。(这就是多线程中常提到的内存可见性)
再假设A放到公共区域的料,B有一段时间没取走,被不知情的人带走了。而之后不久,A又一次提供料到公共区域,此时B来取料,对于B来说,并不了解之前一次A曾提供过料。(这是并发中常提到的ABA问题)

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