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在计算机科学中，并发是指多个独立的计算任务在同一时间段内同时执行。这与并行不同，并行是指多个任务在同一时刻执行。并发编程是一种编程范式，它允许多个任务部分重叠地执行，以提高程序的性能和响应性。
原生并发概念
以下是并发编程中的一些基本概念：
- 进程（Process） ：是计算机中程序执行的基本单元，每个进程都有独立的内存空间。
- 线程（Thread） ：是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它是进程中的实际运作单位。
- 并行（Parallelism） ：多个处理器或多核处理器上同时处理多个任务。
- 并发（Concurrency） ：多个任务在同一时间段内交替执行，给人以“同时进行”的感觉。
- 互斥（Mutual Exclusion） ：确保同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。
- 同步（Synchronization） ：协调多个线程的执行，以保持数据的一致性。
- 死锁（Deadlock） ：两个或多个线程永久地阻塞，每个线程等待其他线程释放锁。
- 饥饿（Starvation） ：一个或多个线程因为优先级或其他原因无法获得所需的资源。
- 竞态条件（Race Condition） ：多个线程竞争同一资源时，由于执行顺序的不确定性导致结果不可预测。
并发编程实践–共享资源
共享资源是并发编程中的一个核心概念，因为它是线程之间交互的媒介。以下是处理共享资源的一些实践：
- 使用锁（Locks） ：
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互斥锁（Mutex） ：确保同一时间只有一个线程可以访问资源。
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读写锁（Read-Write Lock） ：允许多个读操作同时进行，但写操作需要独占访问。
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原子操作（Atomic Operations） ：
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使用原子类型或原子操作来确保对共享资源的操作不会被其他线程中断。
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线程安全的数据结构（Thread-safe Data Structures） ：
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使用如
ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等线程安全的数据结构来管理共享数据。 -
不变性（Immutability） ：
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创建不可变对象，这样就不需要担心同步问题，因为对象的状态在创建后不会改变。
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线程局部变量（Thread-local Variables） ：
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使用
ThreadLocal变量为每个线程提供单独的变量副本，从而避免共享。 -
条件变量（Condition Variables） ：
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使用条件变量来协调线程之间的工作流程，例如
java.util.concurrent.locks.Condition。 -
信号量（Semaphores） ：
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使用信号量来控制对资源的访问数量，允许多个线程安全地访问有限数量的资源。
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避免竞态条件：
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通过确保只有一个线程可以修改共享资源，或者设计无锁数据结构来避免竞态条件。
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合理的线程池大小：
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根据任务类型和系统资源合理配置线程池的大小，以避免资源浪费和过度竞争。
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性能监控与调优：
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监控并发程序的性能，识别瓶颈并进行调优。
在实践并发编程时，确保正确地管理共享资源是至关重要的。不当的资源共享可能会导致数据不一致、性能下降，甚至系统崩溃。因此，理解并发编程的原则和掌握相关工具是每个软件开发人员必备的技能。
