认识cpu、核与线程

转载自 jiajun_geek 的博客 http://www.cnblogs.com/-new/p/7234332.html

认识cpu、核与线程

前言：作为一个后台开发人员，我想有必要了解这些基础知识。如果本文有不严谨或者疏忽的地方，请指正。

目录

认识cpu、核心与线程

java多线程系列（一）之java多线程技能

java多线程系列（二）之对象变量的并发访问

java多线程系列（三）之等待通知机制

java多线程系列（四）之ReentrantLock的使用

java多线程系列（五）之synchronized ReentrantLock volatile Atomic 原理分析

java多线程系列（六）之线程池原理及其使用

cpu与核心

物理核

物理核数量=cpu数(机子上装的cpu的数量)*每个cpu的核心数

虚拟核

所谓的4核8线程，4核指的是物理核心。通过超线程技术，用一个物理核模拟两个虚拟核，每个核两个线程，总数为8线程。

在操作系统看来是8个核，但是实际上是4个物理核。

通过超线程技术可以实现单个物理核实现线程级别的并行计算，但是比不上性能两个物理核。

单核cpu和多核cpu

都是一个cpu，不同的是每个cpu上的核心数

多核cpu是多个单核cpu的替代方案，多核cpu减小了体积，同时也减少了功耗

一个核心只能同时执行一个线程

进程和线程

理解

进程是操作系统进行资源（包括cpu、内存、磁盘IO等）分配的最小单位

线程是cpu调度和分配的基本单位

我们打开的微信，浏览器都是一个进程

进程可能有多个子任务，比如微信要接受消息，发送消息，这些子任务就是线程。

资源分配给进程，线程共享进程资源。

对比

对比	进程	线程
定义	进程是程序运行的一个实体的运行过程，是系统进行资源分配和调配的一个独立单位	线程是进程运行和执行的最小调度单位
系统开销	创建撤销切换开销大，资源要重新分配和收回	仅保存少量寄存器的内容，开销小，在进程的地址空间执行代码
拥有资产	资源拥有的基本单位	基本上不占资源，仅有不可少的资源（程序计数器，一组寄存器和栈）
调度	资源分配的基本单位	独立调度分配的单位
安全性	进程间相互独立，互不影响	线程共享一个进程下面的资源，可以互相通信和影响
地址空间	系统赋予的独立的内存地址空间	由相关堆栈寄存器和和线程控制表TCB组成，寄存器可被用来存储线程内的局部变量

线程切换

cpu给线程分配时间片(也就是分配给线程的时间)，执行完时间片后会切换都另一个线程。

切换之前会保存线程的状态，下次时间片再给这个线程时才能知道当前状态。

从保存线程A的状态再到切换到线程B时，重新加载线程B的状态的这个过程就叫上下文切换。

而上下切换时会消耗大量的cpu时间。

线程开销

上下文切换消耗

线程创建和消亡的开销

线程需要保存维持线程本地栈，会消耗内存

串行，并发与并行

串行

多个任务，执行时一个执行完再执行另一个。

比喻：吃完饭再看球赛。

并发

多个线程在单个核心运行，同一时间一个线程运行，系统不停切换线程，看起来像同时运行，实际上是线程不停切换。

比喻： 一会跑去食厅吃饭，一会跑去客厅看球赛。

并行

每个线程分配给独立的核心，线程同时运行。

比喻：一边吃饭一边看球赛。

多核下线程数量选择

计算密集型

程序主要为复杂的逻辑判断和复杂的运算。

cpu的利用率高，不用开太多的线程，开太多线程反而会因为线程切换时切换上下文而浪费资源。

IO密集型

程序主要为IO操作，比如磁盘IO(读取文件)和网络IO(网络请求)。

因为IO操作会阻塞线程，cpu利用率不高，可以开多点线程，阻塞时可以切换到其他就绪线程，提高cpu利用率。

总结

提高性能的一种方式：提高硬件水平，处理速度或核心数。

另一种方式：根据场景，合理设置线程数，软件上提高cpu利用率。

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

作者：jiajun 出处： http://www.cnblogs.com/-new/

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标签: 计算机基础知识