Java进阶DAY31-02-并行与并发

 

 

DAY31-02-并行与并发

在软件开发领域，理解并行与并发是实现高效程序的关键。本文将深入探讨并行与并发的概念、它们之间的区别，以及如何在Java中实现并行和并发编程。

1. 并行与并发的概念

1.1 并发(Concurrency)

并发是指两个或更多任务在同一时间段内发生，但在任一时刻点上，只有一个任务在执行。换句话说，并发关注的是多个任务如何交替执行，以给人一种"同时"执行的错觉。并发不是真正意义上的"同时"执行，而是任务在不同的时间点上启动，中断或继续执行。

1.2 并行(Parallelism)

与并发不同，并行是指两个或更多任务在同一时刻真正同时执行。并行需要多核处理器，每个核心在同一时刻执行不同的任务。并行编程旨在将一个大问题分解成多个小问题，分别在不同的处理器核心上同时处理，以提高效率。

 2. 并行与并发的区别

主要区别在于任务执行的时序和处理器的使用方式。并发关注任务的交替执行，而并行关注的是真正的同时执行。

• 并发：单核处理器上的多任务交替执行。
• 并行：多核处理器上的多任务同时执行。

3. Java中的并行与并发

Java提供了强大的并行与并发支持，主要通过线程(Thread)和线程池(ExecutorService)实现。

3.1 线程(Thread)

线程是实现并发的基本单位。Java中，通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建线程。创建线程后，可以通过调用start()方法来启动线程，使其执行任务。

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("Thread Running");
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("Runnable Running");
    }
}

public class ConcurrencyTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        t1.start();

        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
        t2.start();
    }
}

3.2 线程池(ExecutorService)

在处理大量短生命周期的任务时，频繁地创建和销毁线程会大大降低性能。线程池通过重用一组线程来执行任务，可以显著提高性能。

Java通过ExecutorService接口和其实现类提供线程池功能。可以使用Executors工厂类来创建不同类型的线程池。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Runnable worker = new MyRunnable();
            executor.execute(worker);
        }
        
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {
        }
        
        System.out.println("Finished all threads");
    }
}

 

4. 小结

并行与并发是提高程序性能的关键技术。通过理解它们的概念和区别，以及如何在Java中实现它们，可以更好地设计和开发高效的软件系统。在现代多核处理器的支持下，合理地使用并行和并发技术，可以显著提高程序的执行效率和响应速度。