java多线程-2-概念和实现机制

知其然，而知其所以然！

在计算机领域，有多种操作系统，常见的有windows家族和unix/Linux家族，它们都支持多任务的计算模式。

它们实现多任务的机制是差不多的，这点在<<操作系统原理>>上已经说得很清楚了。当然不同的OS在具体是线上可能有一些细微区别，但最终总是殊途同归。

这里主要阐述linux操作系统的多任务的实现机制，最后稍微提下windows的多任务实现机制。

限于篇幅，只讨论单台计算机的并发。

统一的例子

为了便于统一理解，本文以以下内容为例子：

有绝世高手叫冷月轮流，绝技是“时不我待”。

      为何叫“时不我待”，她是这么说的：“因为我特别喜欢手工，恨不得时时刻刻都在做手工。为了有更多时间做手工，我必须有稳定的收入，

 为了有稳定的收入，我必须有一种高效的赚钱方式。想来想去，就是做杀手。暗器无疑是最佳的工具之一，它可以瞬时终结目标，且让我无声无息地脱离危险。时不我待可以保证百分百

 ，闪电般终结目标，之后我就可以回去做我喜欢的事情-手工！”。

      冷月轮流对外公布了一个特别的规定：只解决一群，不论强盗还是土匪。

      她不担心收不到报酬。因为从来没有人不主动給报酬，当然也因为她的顾客都是不差钱的主。

      因为只针对不法分子，所以民间对她颇有好评；而恶人对她恨之入骨，但又无可奈何。

      有时候，她心情好的时候，会发一块牌，名为“春日”。得到“春日”的人都可以让她免费提供一次服务，服务过后，她会收回。

      通常她一年才发一次“春日”。一来她时间不够，二来，许多时候她心情并不好，因为她都沉浸在忘我做手工的境界中。

为何要有多任务

这个好理解，我们要处理的事情太多了，希望快一点，再快一点。譬如搬砖头，一个人不够，再派一个，2个不够，上4个，8个，16个.....。多多益善。

事情那么多，所以希望计算机业能够同时处理多个事情(任务)。

冷月轮流每次都解决一窝坏蛋，当然要解决的越快越好。而她的“时不我待”就非常合乎时宜，一瞬间解决10个人不是问题。

多任务的不同形式

平常我们觉得计算机可以同时处理多个任务，这个感觉是真的。不过具体实现上，还是有区别的。

• 可能是错觉

有时候计算机繁忙，或者有的cpu比较弱（只有一个内核),那么这种多任务并发更多是一种错觉，不是真正的多任务。

简单来说计算机比人快太多，差了好多量级。假设人计算一个算术题要一秒，而计算机只需要2纳秒，所耗费的时间是人的5亿分之一。

理论上一秒钟，有的计算机的一个cpu内核可以计算5亿次的，甚至更多。计算机的所处理任务，归结起来主要就是：cpu，I/O和网络。甚至可以简化为CPU和I/O。

简化下，假设都是cpu，那么一秒内计算机就可以做好多事情，而对于人而言，都是一秒内发生，感觉起来没有什么差异。

换言之，计算机cpu利用自己巨大的速度差异，把自身的时间划分为多个部分，分别执行多个任务（计算），从而让人产生并行的错觉。

操作系统的这种行为，有时候也称为“时间分片”。

所以，这种多任务对于人是多任务，而对于计算机而言并不是真正的多任务，对于计算机而言，仅仅是因为它们太快了。

“时不我待”有两种招式，其中一种是“弹式”，就是利用食指把暗器弹出。冷月轮流利用“弹式”，可以在瞬间弹出多个致命的暗器。

绝大部分情况下，她都只用“弹式”，因为它威力更大，更准确；因此，也能更加节省制作暗器的时间。

• 一个好汉三个帮

如果任务非常多，那么一个内核可能不够，这个时候就需要多几个内核。这就是真真正正，实实在在的多任务。

有的时候，目标特别多，冷月轮流不得不两只手一起用。妙的是，她左右两手基本一样，无论力道，速度，准确地。

计算机是如何实现多任务

前文说过，计算器本身有两大核心构成：cpu+I/O。I/O可以理解为存储+网络+外设。

事实上，计算机越来越复杂，许多外设本身也有计算能力，譬如显卡，磁盘。

单台计算机有两种多任务模式：时间分片，多核并行。