在进行Java多线程内容之前，需要简单先了解一下程序、进程、线程、并行与并发这些概念，弄懂了这个，对于学习多线程，或者说对你理解多线程可能会有一定的帮助。

程序、进程以及线程

程序

程序是为了完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合。例如：QQ、迅雷、Chrome。

进程

程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程，它有自身的产生、存在和消亡的过程——生命周期。例如：正在运行的QQ、迅雷、Chrome。

程序是静态的，进程是动态的，进程作为资源分配的基本单位，系统会在运行时为每个进程分配不同的内存区域。进程切换的开销大。

线程

进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的。线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器，线程切换的开销小。

一个进程中的多个线程共享相同的内存单元（或者说内存地址空间），它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象，这就使得线程间通信更简便、高效，但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全隐患。

并发与并行

并发

并发（Concurrency）是一个比较抽象的概念。

假设你现在要铺一条长1000米宽50米的路，你制定了一个方案，第一步干什么，第二部干什么等等，你一个人按照这个制定的方案来铺路，并且一个人从头干到尾，那么这个过程就是一个”串行“的过程。根据进程一词的本意：事物发展变化或进行的过程。那么你按照这个方案上的思路步骤来铺路的过程，就可以称之为”进程“（这里的进程指的是这个词的本意）。

有人可能会问，这个描述方案执行过程的进程，和上面说的计算机中的进程有什么不一样？其实本质上是没有区别的。先说程序，本意是：事情进行的步骤、次序。如果我们把方案（铺路的步骤、次序）用纸和笔写下来，就得到了一个程序，软件开发也是如此，只不过用的不是纸和笔，而是计算机和某种编程语言。

现在按照方案一步一步执行，实际动手去进行铺路工作，那么这个过程就是进程。如果你把这个铺路的方案用某种编程语言实现了，放在计算机里运行起来，那么计算机里就有铺路程序的进程。一个是实际工作的过程，一个是在计算机里模拟实际工作的过程，本质上都是一样的。

现在你觉得这个方案不行，一个人干太慢了，你想要再找1个人或者10个、20个人一起干，这个时候就要考虑如何分工的问题，你就需要把这个铺路的工作按照路的长度、宽度或铺路的步骤等各种方式进行拆分，拆分后再各自开工。不管怎么拆，只要最终能铺好这条路，都意味着你得到了并发的进程。换句话说就是，你有一个方案，可以让多个人把事情做的更高效。注意是可以，而不是“必然”让事情更高效。是否高效要看到底是怎么执行的，这个稍后再讲。

举个例子：如果你要下载一个很大的资源（视频、软件等），直接下载这个文件，会很慢，需要很长的时间，一个并发的做法就是把这个文件分成几段，然后各自启动下载，全部下载完成后再按照顺序进行拼接。这样的程序写出来就是一个并发的程序，如果这个程序运行起来就是并发的进程。

这个时候就会出现一个问题，当你想实现这个并发的程序时，你该怎么告诉操作系统你的程序中的一些步骤是并发的？更确切的说，你要怎么表达如下两个问题：

• 几个任务是并发的？
• 并发的任务之间是怎么协作的？

为了解决这两个问题，人们总结了一些方法，并称其为“并发模型”，比如：Fork&Join模型、Actor模型、线程&锁模型等等。

以Java为例，大家想表达并发就启动新的线程（Thread）或者使用线程池；想要线程之间进行交互，就要共享数据，但是并发的线程如果同时修改一份数据，就有可能出错，为了解决这个问题就引入了锁（Lock）或者使用其他同步工具。

并行

现在我们有了并发的想法，然后进入执行层面。

回到上面的铺路的例子，如果你把这个铺路方案改成了一个20个人可以一起干活的方案，但是实际上，由于你给的工资过低，只招到了1个人，那这个方案能不能用？当然能用，让他先干第1个人的活，再干第2个人的活......

你一看只雇佣一个人，进度太慢了，提高了工资，现在你雇佣了10个人，就可以让第1个人干第1人份和第2人份的活，再让第2个人干第3和第4人分的活......而这10个人同时在施工现场上干活，就是并行（Parallelism）。

在计算机中，程序能否并行运行，要看物理上有多少个CPU核心可以同时干活，或者有多少台可用的物理主机。

比如你写了个Java程序，同时启动了4个线程，但CPU只有单核，那么同一时刻只有一个线程在运行。如果有4个CPU核心，那么可以做到4个线程完全并行运行。如果只有2个核心，那么同一时刻，最多只有两个线程在并行运行。

为什么要并发

把事情设计成并发有什么好处？这个得分情况讨论，假如能同时干活的只有1个人，其实没有什么好处，此时并发的方法总耗时>=串行的方法耗时，因为并发或多或少会引入沟通和协作的成本，最小的代价就是不需要沟通，此时并发的方法和串行的方法工作耗时是一样的。

但是并发的巨大优势是在可以同时干活的人数变多时，能得到并行的好处。还是上面铺路的例子，如果我们设计的是可以20个人同时工作的方案，并且配上了20个工人，那么这个时候，干活的效率可就远远大于1个人干活的情况了。回到计算机上，假如现在有一个并发的程序，它在只有1个核心的CPU的机器上跑，在4核CPU上也可以跑，那么核心数越多，程序执行完的速度就越快，而不管在哪里跑，程序本身不用做变化，这能够极大的节约开发成本。

并发和并行的关系

并发和并行说的就不是一件事，并发（Concurrency）在计算机领域中，应该理解为一种处理问题的方法，而并行（parallelism）说的则是执行的方法。

如果想让一个事情变得容易并行，我们得先制定一个并发的方法，如果事情压根就没有并发的方法，或者说不适合使用并发的方法，那么，有多少个可以干活的人也不能并行。比你不让20个人去铺路，而是去拧同一个灯泡，也只有一个人踩在梯子上去拧，其他19个人只能干看着， 如果你强行让其他人参与，每人拧一小下，也不是不行，那效率肯定没有一个人拧灯泡快，因为上下梯子也是需要时间的。

对于一个问题，能不能找到并发的方法，取决于问题本身，有些问题很容易并发，有些问题可以部分并发其余的串行，有些问题本身就不能并发，或者说并发只会大大降低执行的效率。找不到并发的方法也就意味着，不管CPU有多少个核心，也不能并行。

在硬件条件确定的情况下，并行的上限应该取决于并发方法的设计。比如，我现在有一个4核CPU，而你的程序只能跑满2个核心，那么多出来的2个核心就是浪费的，如果你的程序能跑满4个核心，那么这个时候，执行的效率应该是最高的。

那么 ，是不是拥有单核CPU的计算机，就不存在并行？也不是的，比如显卡、网卡、磁盘这些组件是可以并行运行的。

常见的误解

对于并发和并行，你可能看过下面的解释：

并发是多个任务交替使用CPU，同一时刻只有一个任务在跑；并行是多个任务同时跑

这个理解不能说全错，但是合到一起就很容易让人误解。这个误解就是：并行和并发是非此即彼的概念，一个状态，要么就是并行，要么就是并发。这是个错误的理解，实际上并发描述的是如何处理，而并行描述的是如何执行。

对于：

并发是多个任务交替使用CPU，同一时刻只有一个任务在跑；

正确的理解：针对一个问题，想到了一个可以将它拆解为多个并发任务的方法，这些任务在执行时，由于只有一个CPU核心工作，所以只能切换交替着跑。

对于：

并行是多个任务同时跑

正确理解：这些并行执行的任务，是为了解决同一个问题的，那么这些任务之间，它们既是并发的，也是并行的。

那么可不可以只并行，不并发？可以，但是这就意味着并行的程序之间没有什么关联，各干各的，就像大街上来来往往的陌生人一样，他们的确是并行的。但是一群不认识的人，各干各的是不能一起解决问题的，要一起就得有同一个目标，制定一套沟通的方法，形成并发的方案，这种形式在现实当中就是公司。

为什么要这么理解并发

将大的任务拆解为许多可以并发的小任务是重要的编程思想

并行和并发的总结

并发（Concurrency）在计算机领域中，应该理解为一种处理或解决问题的方法，而并行（parallelism）说的则是执行的方法。

并发：将一个大的任务，拆分为多个可以同时执行的小任务。

执行：这些拆分后的得到的小任务跑在了单核CPU上，只能交替着执行；跑在多核CPU上，多个CPU核心同时工作，就是并行执行。

单核CPU不能真正的并行执行程序，只是CPU的执行速度很快，给每个线程的CPU时间片又非常短，然后CPU在各个线程间来回切换着执行，所以给用户的感觉就是多个线程同时执行的。