本章将会介绍Java多线程并发编程的入门知识，从Java多线程常用实现开始，由浅入深了解Java两种常用的线程池创建使用及其适用场景。通过对java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor源码的解析，了解自定义Java线程池的几个重要参数，并掌握线程池内在的执行逻辑，达到自定义Java线程池的目的。
并发与并行
在进行Java多线程编程之前，首先分享一个这个概念：并发和并行。
这两个概念在实际工作很少去刻意区分，属于非常基础的知识。如果你想了解Java多线程编程，就必需先搞清楚这两个概念以及差异。
并发(Concurrency)和并行(Parallelism)都是指同时处理多个事务的能力，但是这两个概念本质上还是有差异的。总结来说并行指的是时间上的同时发生，而并发并不一定是。如果站在观察者角度来看，并发看起来很像并行。
要想更好地理解，小故事是无法避免的，下面请让听一听我这个“超市结账”版本。
这里有一家叫“小八”的超市，里面只有一个收银台，但是确有两个收银通道。平时空闲的时候只开放一条收银通道，人多的时候开发两条收银通道，让所有顾客更快完成结账付款，减少等待时间。
但实际情况是这样的，只有一位收银员，但是收银台对于顾客是黑盒，顾客完全无法了解收银台里面如何运行，更无法知道真相：只有一位收银员。
对于单个顾客，他们结账流程是：1. 把商品挨个扫描计价；2. 计算顾客应付金额；3. 顾客付款；4. 顾客收拾商品结束购物。
当空闲的时候，每个顾客结账过程大约需要1分钟。当繁忙的时候，开放两条通道，平均每个顾客结账也需要1分钟。乍一看，收银台的性能提升了1倍。
实际情况是这样的：这位收银员，一边等待第一条通道顾客出示付款码，一边给第二条通道的顾客扫描计价；一边等待第一条通道的顾客自己打包商品，一边再给第二条通道的顾客找零钱。如图1-1所示：
这个小故事里面，超市相当于我们的计算机，收银台或者收银员相当于CPU。当我们只有一颗CPU时，依然可以同时处理两条结账通道的顾客。这里的通道相当于线程。原来1分钟只能完成一个结账周期，通过增加结账通道提升了1倍的性能。
如果你站在顾客的视角，两条通道顾客在同时结账，这个就叫做并发。如果超市老板又招聘了一位收银员，两位收银员分别处理两条结账通道，两条通道相互不影响，这个就叫做并行。如图1-2所示：
对于CPU来说，程序就相当于是超市结账的顾客，所以在使用Java进行性能测试中，我们关心更多的就是并发。
并发和并行是计算机科学中两个密切相关但概念上不同的术语，主要用于描述任务的执行方式。
特征总结：
| 特性 | 并发（Concurrency） | 并行（Parallelism） |
|---|---|---|
| 定义 | 多个任务交替执行，体现为任务之间的协作与调度，侧重任务切换。 | 多个任务同时执行，强调同时性，利用多核或多处理器资源。 |
| 执行单位 | 任务可以在单核或多核上通过时间片轮转执行（分时共享）。 | 任务必须在多核、多线程或多处理器上同时执行。 |
| 特点 | - 更注重任务的逻辑结构（任务可以部分完成）。 - 强调程序的设计能力，避免竞态条件。 | - 强调硬件能力，要求硬件支持同时运行。 - 提升任务吞吐量。 |
| 典型场景 | - 多任务处理：如在 GUI 中，UI 响应用户交互的同时处理后台数据更新。 - 异步 I/O 操作。 | - 科学计算：大规模矩阵计算、图像处理等。 - 并行数据处理，如 MapReduce、GPU 运算。 |
| 硬件要求 | 不需要依赖多核，多线程环境即可实现。 | 需要依赖多核、多处理器或 GPU。 |
| 技术示例 | - Java 的线程池（如 Executor）。 - Golang 的 Goroutines（协程）。 | - CUDA 的 GPU 编程。 - OpenMP 多线程计算。 |
| 关键问题 | 如何设计任务的交替逻辑，避免死锁、资源竞争。 | 如何分配任务到多个计算单元，最大化硬件利用率。 |
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