探索多线程：并发、并行、锁与内存模型

再谈多线程 在我们的操作系统之上，可以同时运行很多个进程，并且每个进程之间相互隔离互不干扰。我们的 CPU 会通过时间片轮转算法，为每一个进程分配时间片，并在时间片使用结束后切换下一个进程继续执行，通过这种方式来实现宏观上的多个程序同时运行。由于每个进程都有一个自己的内存空间，进程之间的通信就变得非常麻烦而且执行不同进程会产生上下文切换，非常耗时，那么有没有一种更好地方案呢？ 后来，线程横空出世，一个进程可以有多个线程，线程是程序执行中一个单一的顺序控制流程，现在线程才是程序执行流的最小单元，各个线程之间共享程序的内存空间（也就是所在进程的内存空间），上下文切换速度也高于进程。 现在有这样一个问题： ```java public static void main(String[] args) { Counter counter = new Counter(); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread thread = new Thread(() -> { for (int j = 0; j < 1000; j++) { counter.add(); } }); thread.start(); } } ``` 以上代码中，我们创建了一个简单的计数器类Counter，然后启动了10个线程来对计数器进行累加操作。如果多个线程同时访问共享资源（即Counter的内部变量），就可能会导致数据不一致的问题。这就是多线程并发过程中的一个典型问题。 为了解决多线程并发的问题，我们需要了解并发和并行的概念。并发指的是多个线程在单核处理器上交替执行，从宏观上看好像是同时进行的；而并行则是多个线程在多核处理器上同时执行不同的任务。在上面的例子中，我们所描述的是并发执行。 为了保证多线程程序的正确性，我们需要加入一些同步机制，最常用的就是锁。锁机制可以保证在同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，从而避免数据不一致的问题。在Java中，我们有重量级锁、轻量级锁、偏向锁等不同的锁方式。重量级锁是一种比较重量级的同步机制，适用于多线程竞争激烈的场景；而轻量级锁和偏向锁则是针对线程竞争不那么激烈的场景进行优化的锁机制。 此外，我们还需要了解Java内存模型（JMM）和Java内存模型（JVM）。JMM定义了Java程序中的所有变量的访问规则，保证了程序在不同线程之间的可见性和有序性。而JVM则是运行Java程序的虚拟机，负责将Java字节码转换为机器码并执行。在JVM中，还有重排序、volatile关键字、happens-before原则等概念需要我们了解和掌握。 综合以上内容，多线程编程是一项复杂的任务，需要我们深入了解并发和并行的概念，掌握各种锁机制以保证程序的正确性，同时要了解JMM和JVM的工作原理，以便更好地优化和调整程序性能。希望通过这篇文章，读者能够对多线程编程有一个更深入的理解，提高自己的编程技能和水平。