摘要：并發(fā)表示在一段時(shí)間內(nèi)有多個(gè)動(dòng)作存在。并發(fā)帶來(lái)的問(wèn)題在享受并發(fā)編程帶來(lái)的高性能高吞吐量的同時(shí)，也會(huì)因?yàn)椴l(fā)編程帶來(lái)一些意想不到弊端。并發(fā)過(guò)程中多線程之間的切換調(diào)度，上下文的保存恢復(fù)等都會(huì)帶來(lái)額外的線程切換開(kāi)銷。

要理解并發(fā)首選我們來(lái)區(qū)分下并發(fā)和并行的概念。

并發(fā)：表示在一段時(shí)間內(nèi)有多個(gè)動(dòng)作存在。 
并行：表示在同一時(shí)間點(diǎn)有多個(gè)動(dòng)作同時(shí)存在。

例如：
此刻我正在寫(xiě)博客，但是我寫(xiě)著寫(xiě)著停下來(lái)吃一下東西（菠蘿片）再寫(xiě)、再吃。這兩個(gè)動(dòng)作在一段時(shí)間內(nèi)都在發(fā)生著，這可以理解為并發(fā)。
另一方面我在寫(xiě)這個(gè)博客的同時(shí)我在聽(tīng)音樂(lè)。那么同時(shí)存在的兩個(gè)動(dòng)作（寫(xiě)博客、聽(tīng)音樂(lè)）是同時(shí)在發(fā)生的這就是所謂的并行。

從上面兩個(gè)概念明顯可以感受到并發(fā)是包含并行操作。所以我們通常說(shuō)的并發(fā)編程對(duì)于cpu來(lái)說(shuō)有可能是并發(fā)的在執(zhí)行也有可能是交替的在執(zhí)行。

說(shuō)到這里你可能會(huì)問(wèn)為什么我們需要并發(fā)編程？
在求解單個(gè)問(wèn)題的時(shí)候凡是涉及多個(gè)執(zhí)行流程的編程模式都叫并發(fā)編程。

硬件的發(fā)展推動(dòng)軟件的進(jìn)度，多核時(shí)代的到來(lái)

應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)性能和吞吐量的苛刻要求

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算對(duì)計(jì)算體系的沖擊

Java：多進(jìn)程/多線程的并發(fā)實(shí)現(xiàn)方式

Go：協(xié)程--用戶態(tài)實(shí)現(xiàn)的多線程方式（goroutine）

在介紹java并發(fā)模型前我們來(lái)介紹下系統(tǒng)對(duì)多線程的實(shí)現(xiàn)方式。系統(tǒng)支持用戶態(tài)線程和內(nèi)核態(tài)兩種線程的實(shí)現(xiàn)方式，內(nèi)核態(tài)線程是cpu去調(diào)度的最小單位，所以這牽涉到用戶態(tài)線程和內(nèi)核態(tài)線程之間的映射關(guān)系，用戶態(tài)線程：內(nèi)核態(tài)線程 = 1:1 、 N:1 、 M:N。

1:1 這種映射關(guān)系充分利用多核的優(yōu)勢(shì)，但是這種方式在用戶態(tài)進(jìn)行線程切換的過(guò)程中都會(huì)涉及到內(nèi)核態(tài)線程之間的切換，切換開(kāi)銷大。（主要涉及內(nèi)核線程運(yùn)行時(shí)上下文的保存與恢復(fù)）
N:1 沒(méi)法充分利用多核的優(yōu)勢(shì)，但是這種由于是用戶態(tài)的內(nèi)存切換不涉及內(nèi)核態(tài)線程之間的切換所以這種映射關(guān)系在線程之間切換代價(jià)小。
M:N 這種是上面兩種映射關(guān)系的結(jié)合體，集合了上面兩種映射關(guān)系的優(yōu)勢(shì)，但是這也增加了線程之間這種映射關(guān)系的調(diào)度復(fù)雜度。

Java的并發(fā)編程模式是通過(guò)1:1這種映射關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)線程之間的并發(fā)調(diào)度。

Go的并發(fā)模式是通過(guò)M:N這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)調(diào)度的。
Go調(diào)度器中有三種重要結(jié)構(gòu)：M（posix thread）、P（調(diào)度上下文，一般數(shù)量設(shè)置為和機(jī)器內(nèi)核數(shù)相同，這樣能充分發(fā)揮機(jī)器的并發(fā)性能）、G（goroutine）。

一個(gè)調(diào)度上下文可以包含多個(gè)Goroutine，多個(gè)上下文所以可以所有的Goroutine都能并發(fā)的運(yùn)行在CPU的多核上面。
如果有Goroutine發(fā)現(xiàn)找不到調(diào)度上下文，就會(huì)被放到global runqueue中，等清閑的調(diào)度上下文來(lái)?yè)迫∷M(jìn)行調(diào)度。
如果調(diào)度上下文上面掛載的所有Goroutine都已經(jīng)執(zhí)行完畢，此時(shí)他會(huì)去global runqueue中獲取Goroutine，如果發(fā)現(xiàn)此時(shí)沒(méi)有獲取到，則會(huì)去別的調(diào)度上文中搶Goroutine，一般一次搶都是搶此時(shí)被搶調(diào)度上下文的一半Goroutine，確保充分利用M去被多核調(diào)度。

在享受并發(fā)編程帶來(lái)的高性能、高吞吐量的同時(shí)，也會(huì)因?yàn)椴l(fā)編程帶來(lái)一些意想不到弊端。

資源的消耗，要管理這么多用戶線程、內(nèi)核線程、用戶線程內(nèi)核線程之間的切換調(diào)度，上下文等等這些都是由于引用了并發(fā)編程所帶來(lái)的額外消耗。

并發(fā)過(guò)程中多線程之間的切換調(diào)度，上下文的保存恢復(fù)等都會(huì)帶來(lái)額外的線程切換開(kāi)銷。

編碼、測(cè)試的復(fù)雜性。和我們生活中的例子很相像，三五個(gè)人一起出去活動(dòng)很容易把控，如果帶著幾十、上百人的團(tuán)隊(duì)出去活動(dòng)這些都會(huì)帶來(lái)額外的管理上的開(kāi)銷。

真的是有陽(yáng)關(guān)的地方就有黑暗啊！

上面這些都是我們沒(méi)法避免的一些問(wèn)題，要引用并發(fā)編程必然會(huì)要付出點(diǎn)額外的代價(jià)才行。但是并發(fā)編程還帶來(lái)了一個(gè)不能忽視的問(wèn)題，線程之間對(duì)同一資源的競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)，造成內(nèi)存對(duì)象狀態(tài)和自己的想象千差萬(wàn)別。

Java線程和內(nèi)存對(duì)象之間的交互

java線程對(duì)內(nèi)存的理解分為兩部分：線程工作內(nèi)存（每個(gè)線程獨(dú)有的）、共享內(nèi)存也叫主內(nèi)存（所有的線程所共有的），下面是java線程對(duì)內(nèi)存中Count對(duì)象的一次修改操作。

從主線程中讀取Count對(duì)象放入線程工作內(nèi)存，后面的讀取修改都在線程工作內(nèi)存中，最后（更新到主內(nèi)存的時(shí)間不是確定的，可能會(huì)插入別的操作在store、write之間）更新到主內(nèi)存中。所有的上述操作都是順序執(zhí)行的，但是不保證連續(xù)執(zhí)行。

volatile變量、synchronized同步塊

volatile變量、synchronized塊執(zhí)行結(jié)束后能保證每次去更新的值都會(huì)立即寫(xiě)入到主內(nèi)存中。
volatile變量很多人會(huì)認(rèn)為這樣就是線程安全的，但是通過(guò)上面我們可以看到如果兩個(gè)線程同時(shí)去讀了一個(gè)volatile變量，最后一前一后更新到主內(nèi)存中，這樣也會(huì)出現(xiàn)寫(xiě)丟失的情況，所以volatile不能保證線程安全。

1) 定義線程池

private static final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(20);

2)定義并發(fā)服務(wù)

CompletionService completionService = new 
      ExecutorCompletionService(executor);

3)提交并發(fā)任務(wù)

completionService.submit(new Callable() {
    @Override
    public void call() throws Exception {
        return ；
    }
});

4)等待并發(fā)結(jié)果

for (int i = 0; i < taskSize; ++i) {
    Future future = completionService.poll(TIME_OUT,
                    TimeUnit.SECONDS);
    Result result = future.get();
}