并发编程概念

目录

• 操作系统的发展史
• 多道技术
• 进程
• 并发与并行
• 同步与异步，阻塞与非阻塞

内容 操作系统的发展史 1.穿孔卡片

优势：一个人独占电脑；劣势：CPU利用率极低 

2.联机批处理系统

一次性可以录入多个用户指令，缩短了CPU等待的时间，提高了CPU的利用率

3.脱机批处理系统

是现代计算机核心部件的雏形，提高CPU的利用率

总结：

操作系统的发展史就是提升CPU利用率的过程

多道技术 

目的：提升CPU利用率，降低程序等待时间

目前我们研究并发都是以计算机是单核的情况下：只有一个CPU

做饭需要30分钟，洗衣需要50分钟，烧水需要20分钟

串行：

多个任务排队执行，总耗时就是多个任务完整时间叠加

需要耗时：30分钟+50分钟+20分钟

多道：

利用空闲时间提前准备 缩短总的执行时间并且还能提高CPU利用率

需要耗时：50分钟

 

 多道技术：

1.空间上的复用；多个任务公用一套计算机硬件

2.时间上的复用；切换+保存状态，CPU在两种情况下会被拿走

1. 程序遇到IO操作，CPU自动切走运行其他程序
2. 程序长时间占用CPU，系统发现之后也会强行切走CPU，保证其他程序也可以使用

进程

程序：一堆没有被执行的代码（死的）

进程：正在运行的程序（活的），为了更加精确的描述出一些实际状态

进程调度算法发展史

1. 先来先服务：对短作业任务不太友好，需要等待第一个长作业任务
2. 短作业优先：对长作业任务不太友好
3. 时间片轮转法与多级反馈队列

• 时间片轮转发：先公平的将CPU分给每个人执行
• 多级反馈队列：根据作业长短的不同再合理分配CPU执行时间

目的：为了能够让单核的计算机也能够做到运行多个线程

并发与并行 并发与并行

并发：看上去同时在执行就是称之为是并发

让CPU在多个程序之间利用多道技术来回切换+保存状态

单核肯定能够实现并发，但是不能实现并行

并行：必须同一时间同时运行才可以称之为并行

单核计算机肯定不能实现并行，必须要有多个CPU

高并发与高并行

高并发：我们写的软件可以支持1一个亿的并发量

一个亿的用户来了之后都可以感觉到自己被服务着

高并行：我们写的软件可以支持1个亿的并行量

上述话的言外之意是计算机有一亿个CPU

同步与异步，阻塞与非阻塞 同步与异步

同步：提交完任务之后原地等待任务的返回结果，期间不做任何时间

异步：提交完任务之后不愿原地等待任务的结果，直接去做其他事情，有结果自动提醒

阻塞与非阻塞

进程三状态图

就绪态：程序之进入运行态之前肯定要处于就绪态

运行态：程序被CPU执行着

阻塞态：程序执行过程中有IO操作

如果想要尽可能的提升程序执行效率，就要想办法让我们的程序一直处于就绪态和运行态（不要有IO操作）

阻塞：阻塞态

非阻塞：就绪态，运行态

同步异步与阻塞非阻塞结合

同步异步：用来描述任务的提交方式

阻塞非阻塞：用来描述任务的执行状态

上述两组属于两个不同概念，但是可以结合

同步阻塞：银行排队办理业务，期间不做任何事

同步非阻塞：银行排队办理业务，期间喝水吃东西，但是人还在队列中

异步阻塞：在椅子上坐着，但是不做任何事

异步非阻塞：在椅子上坐着，期间喝水吃东西办公 （程序运行的极致