基础概念
并发与并行
在单核 CPU 时间，同一时间只能有一个任务占用 CPU 运行。并发指的就是，在一段时间内，有多个任务看似在“同时”运行。实际上是操作系统在很短的时间内切换不同任务运行造成的错觉。
随着硬件的发展，一个 CPU 可以有多个核。这也意味着在同一时刻，真正有多个任务在同时占用着 CPU 的计算资源在运行。也称为并行。
进程与线程
线程 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。
进程 是指计算机中已运行的程序。一般来说是操作系统分配资源的基本单位。进程内部有多个线程，线程可能共享某部分的资源。
同步与异步
这两个概念一般用来描述方法的调用。
同步的方法调用，调用者必须等待调用方法返回，才会继续后面的行为。
异步的方法调用，调用者调用方法，方法会立即返回，调用者就不用停下来等待，而继续去忙自己的事情。
多线程的缺点
并发编程的目的是为了提高程序的性能，但并不是创建更多线程就能让程序更快的运行。
上下文切换带来的消耗
线程的切换，需要保存当前线程运行的状态，以便下一次加载继续运行。这是有开销的
多线程带来的资源消耗
线程的粒度虽小，但是仍然需要占用一定资源。系统也需要分配资源来维护这么多的线程。
Java 多线程的相关知识
内存模型
先引用下图表示一下 Java 内存模型和硬件系统架构的“交流”情况。
硬件系统架构
上图右边所示，CPU 有寄存器，和主存之间还有多层缓存。这就带来的数据的一致性问题。
Java 内存模型
Java 在 JVM 层面，线程都有自己线程栈和内存空间，线程栈中对于变量一般有自己的一份拷贝。但是对于引用变量，虽然也是拷贝，但是变量指向的对象存储在共享的堆中。
当线程跑在 CPU 的一个核中，更新了共享对象时，但是还没来得及把结果写到主存。那对于其他已经从主存加载共享对象到 CPU 缓存或寄存器中的数据，操作的就是旧数据了，就是不安全的操作了。
打个比方，你的账户原始余额有 一个亿 ，此时你赚了一笔，线程 A 把余额更新成两个亿，但是还没有写到主存中。此时，你准备在北京买套房压压惊，线程 B 从主存读到余额的值仍为一个亿。最难过的是，当线程 A 把结果写回主存时，线程 B 毫不知情你又赚了一个亿，不认这个值，最后把剩余余额一百万写回了主存。
因为数据可以分布在不同内存区域，也就可能导致我们常说的可见性问题。通俗一点来解释可见性，就是说，一个线程对变量的操作结果是否会被其他线程及时察觉到。
例如常见的对于声明为 volatile 的变量的单个的 读/写操作发生在线程 A 中，volatile 保证这个结果会马上写回主存，而不是先放在缓冲区。
volatile 变量的读和写不会缓存到任何的缓冲区或者寄存器。
理解volatile特性的一个好方法是把对volatile变量的单个读/写，看成是使用同一个锁对这些单个读/写操作做了同步。— 《Java
并发编程之美》，《Java 并发编程实践》
为什么要强调单个呢，因为对 volatile 变量的复合操作是无法保证其原子性的。例如对 i++ 这个复合操作，在 CPU 层面会具体分为以下三个操作：
- 读取 i 的值
- 将 i 加 1
- i 写回内存
当线程 A B 同时读取 i 的值，同时加一，同时写回内存时，会发现 i 只增加了 1，而不是预期中的 A 和 B 分别加了 1，i 实际增加 2 的情况。对于这种情况就需要加锁了，保证同一时刻只能有一个线程在执行同步代码块。
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