浅谈关于多线程在CPU上是怎样分布的

浅谈关于多线程在CPU上是怎样分布的

关于Java多线程在CPU上分布的问题，首先要明白一点，它与CPU是多核还是双核并没有必然的联系。CPU有时只能执行一个线程，这是因为在多线程并行执行时，CPU可以根据一定的算法来调度和切换线程。一般而言对于多线程的理解可以是CPU根据一定的线程调度算法来切换线程，因此在相应时段，可看作是多个线程在并发执行。但在某一时间点上实际运行的只有一个线程。

在Java多线程中有并发编程和CPU时钟震荡两个关键的问题。我们都知道，在很久以前的DOS系统里，只能执行单任务。而我们现在使用的Windows都可以实现多任务操作，可以一边上网聊天、一边听歌、一边再下载电影等等。那么，操作系统是怎样支持多任务的？每打开一个程序，就意味着启动一个进程，并为其分配相应的内存空间，这样就可以让程序并发运行了。而CPU有时钟频率，即每秒可执行的CPU指令次数，在一个时钟周期内，CPU实际上只能执行一条（或者多条指令）。
操作系统对进程线程进行管理，对每一个进程进行时间分配，然后在每个进程的内部，程序代码自己处理该进程内部线程的时间分配，多个线程相互之间要在很短的时间内进行切换。因此，给人的感觉是多个任务、多个线程是在并发运行的，但实际上，程序的运行还是异步的。

既然是异步运行的，那么则可以理解为CPU的运行方式是串行而非并行，那么我们称之为多线程有什么意义？尚学堂百战程序员陈老师指出，原因还是CPU的运行速度太快了，但是我们I/O的读取速度，网络的传输、数据库的连接等等与CPU运算速度比起来，则是非常慢的。为了充分利用CPU，就可以减少CPU的空闲时间。
多线程的目的在于最大限度的利用CPU资源，在CPU中，主频=外频×倍频，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，当然cpu的速度也就越快了，以前提高CPU运算速度的方法，就是提高CPU主频，可是随着时间的推移，CPU的主频已经达到了物理极限，很难再提高了。于是为了解决这一问题，多核的CPU才开始逐渐受人青睐。

关于Java多线程有两个重要问题：
首先简单谈谈关于内存方面的问题，在Java中所有变量都储存在主存中，每条线程都有自己的工作内存(Working Memory)，工作内存中存储的内容通常是主存中变量的复件。线程对所有变量的操作均在工作内存中进行，线程之间无法相互直接访问，变量传递也都需要在主存完成。线程之间的通信简单而快速，进程之间是相互独立的，如果不依赖网络，进程之间是无法通信的。
其次是关于线程调度的问题，CPU对于各个线程的调度是随机的（分时调度），而在Java中，JVM负责线程的调度，可更好地分配CPU的使用权。对于线程的调度一般有两种模式，分时调度和抢占式调度。分时调度是按照顺序平均分配；抢占调度是按照优先级来进行分配。

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