【Java_基础】并发、并行、同步、异步、多线程的区别

1. 并发：位于同一个处理器上的多个已开启未完成的线程，在任意一时刻系统调度只能让一个线程获得CPU资源运行，虽然这种调度机制有多种形式(大多数是以时间片轮巡为主)。但无论如何，都是通过不断切换需要运行的线程让其运行的方式就叫并发(concurrent)。并发的线程之间有两种关系：同步、互斥。

2. 并行：在多CPU系统中，可以让两个以上的线程同时运行，这种可以同时让两个以上线程同时运行的方式叫做并行(parallel)。

来个比喻：并发和并行的区别就是一个人同时吃三个馒头和三个人同时吃三个馒头

3. 同步：并发线程之间的一种相互依赖关系，进一步的说明就是前一个进程的输出作为后一个进程的输入，当第一个进程没有输出时第二个进程必须等待。具有同步关系的一组并发进程相互发送的信息称为消息或事件。并发进程之间的另一种关系就是临界资源互斥。

4. 异步：和同步相对，同步进程间是顺序执行相互依赖的，而异步进程间是彼此独立的。在进程处理其它事情（如读取数据）期间，CPU不是空等它的完成，而是继续处理其它进程。线程是实现异步的一个方式。

5. 多线程：多线程是进程中并发运行的一段代码，能够实现线程之间的切换执行，是实现异步的手段。
             异步和多线程：不是同等关系，异步是目的，多线程只是实现异步的一个手段，实现异步可以采用多线程技术或者交给其他进程来处理。

异步操作的本质：

所有的程序最终都会由计算机硬件来执行，所以为了更好的理解异步操作的本质，我们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友肯定对DMA这个词不陌生，硬盘、光驱的技术规格中都有明确DMA的模式指标，其实网卡、声卡、显卡也是有DMA功能的。DMA就是直接内存访问的意思，也就是说，拥有DMA功能的硬件在和内存进行数据交换的时候可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令给DMA，硬件就开始自己和内存交换数据，在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知CPU数据传输完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS这样的单进程（而且无线程概念）系统中，也同样可以发起异步的DMA操作。

线程的本质：

线程不是一个计算机硬件的功能，而是操作系统提供的一种逻辑功能，线程本质上是进程中一段并发运行的代码，所以线程需要操作系统投入CPU资源来运行和调度。

异步操作的优缺点：

因为异步操作无须额外的线程负担，并且使用回调的方式进行处理，在设计良好的情况下，处理函数可以不必使用共享变量（即使无法完全不用，最起码可以减少共享变量的数量），减少了死锁的可能。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与普通人的思维方式有些初入，而且难以调试。

多线程的优缺点：

多线程的优点很明显，线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思维习惯，所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显，线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。

适用范围：

　　在了解了线程与异步操作各自的优缺点之后，我们可以来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为：当需要执行I/O操作时，使用异步操作比使用线程+同步I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写，还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.Net Remoting等跨进程的调用。

　　而线程的适用范围则是那种需要长时间CPU运算的场合，例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯，所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅，如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。

本文参考文章：感觉是对并发并行同步异步多线程讲的最好的一篇文章