1.1 并发简史
在早期的计算机中不包含操作系统，它们从头到尾只执行一个程序，并且这个程序能访问计算机中的所有资源。在这种裸机环境中，不仅很难编写和运行程序，而且每次只能运行一个程序，这对于昂贵并且稀有的计算机资源来说也是一种浪费。
操作系统的出现使得计算机每次能运行多个程序，并且不同的程序都在单独的进程中运行，操作系统为各个独立执行的进程分配各种资源，包括内存，文件句柄以及安全证书等。如果需要的话，在不同的进程之间可以通过一些粗粒度的通信机制来交换数据，包括：套接字、信号处理器、共享内存、信号量以及文件等。
之所以在计算机中加入操作系统来实现多个程序的同时执行，主要是基于以下原因：
资源利用率。在某些情况下，程序必须等待某个外部操作执行完成，例如输入操作或者输出操作等，而在等待时程序无法执行其他任何工作。因此，如果在等待的同时可以运行另一个程序，那么无疑将提高资源的利用率。
公平性。不同的用户和程序对于计算机上得资源有着同等的使用权。一种高效的运行方式是通过粗粒度的时间分片（Time Slicing）使这些用户和程序能共享计算机资源。而不是由一个程序从头运行到尾，然后再启动下一个程序。
便利性。通常来说，在计算多个任务时，应该编写多个程序，每个程序执行一个任务并在必要时相互通信，这比只编写一个程序来计算所有任务更容易实现。
这些促使进程出现的因素（资源利用率、公平性以及便利性等）同样也促使着线程的出现。线程允许在同一个进程中同时存在多个程序控制流。线程会共享进程范围内的资源，例如内存句柄和文件句柄，但每个进程都有各自的程序计数器、栈以及局部变量等。线程还提供了一种直观分解模式来充分利用多处理器系统中的硬件并行性，而在同一个程序中的多个线程也可以被同时调度到多个 CPU 上运行。
线程也被称为轻量级进程。在的大多数现代操作系统中，都是以线程为基本的调度单位，而不是进程。如果没有明确的协同机制，那么进程将彼此独立执行。由于同一个进程中的所有线程都将共享进程的内存地址空间，因此这些线程都能访问相同的变量并在同一个堆上分配对象，这就需要实现一种比在进程间共享数据粒度更细的数据共享机制。如果没有明确的同步机制来协同对共享数据的访问。那么当一个线程正在使用某个变量时，另一个线程可能同时访问这个变量，这将造成不可预测的结果。
1.2 线程的优势
如果使用得当，线程可以有效地降低程序的开发和维护等成本，同时提升复杂应用程序的性能。线程能够将大部分的异步工作流转换成串行工作流，因此能够更好地模拟人类的工作方式和交互方式。此外，线程还可以降低代码的复杂度，使代码更容易编写、阅读和维护。
1.2.1 发挥多处理器的强大能力
由于基本的调度单位是线程，因此如果在程序中只有一个进程，那么最多同时只能在一个处理器上运行。在双处理器系统上，单线程的程序只能使用一般的 CPU 资源，而在拥有100个处理器的系统上，将有 99% 的资源无法使用。另外一方面，多线程程序可以同时在多个处理器上执行。如果设计正确，多线程程序可以通过提高处理器资源的利用率来提升系统吞吐率。
使用多个线程还有助于在单处理器系统上获取更高的吞吐率。如果程序是单线程的，那么当程序等待某个同步 I/O操作完成时，处理器将处于空闲状态。而在多线程程序中，如果一个线程在等待 I/O 操作完成，另一个线程可以继续运行，使程序能够在 I/O 阻塞期间继续运行。
1.2.2 建模的简单性
如果在程序中只包含一种类型的任务，那么比包含多种不同类型任务的程序要更易于编写，错误更少，也更容易测试。如果为模型中每种类型的任务都分配一个专门的线程，那么可以形成一种串行执行的假象，并将程序的执行逻辑与调度机制的细节，交替执行的操作，异步 I/O 以及资源等待等问题分离开来，通过使用线程，可以将复杂并且异步的工作流进一步分解为一组简单并且同步的工作流，每个工作流在一个单独的线程中运行，并在特定的同步位置进行交互。
1.2.3 异步事件的简化处理
服务器应用程序在接受来自多个远程客户端的套接字连接请求时，如果为每个连接都分配其各自的线程并且使用同步 I/O，那么就会降低这类程序的开发难度。
1.2.4 响应更灵敏的用户界面
1.3 线程带来的风险
Java 对线程的支持其实是一把双刃剑。虽然 Java 提供了相应的语言和库，以及一种明确的跨平台内存模型，这些工具简化了并发应用程序的开发，但同时也提高了对开发人员的技术要求，因为在更多的程序中会使用多线程。
1.3.1 安全性问题
线程安全性可能是非常复杂的，在没有充足同步的情况下，多个线程中的操作执行顺序是不可预测的，甚至会产生奇怪的结果。如下面的代码。
@NotThreadSafe
public class UnsafeSequence {
private int value;
/** 返回一个唯一的数值 */
public int getNext() {
return value++;
}
}
通过将 getNext 修改为一个同步方法，可以修复 UnsafeSequence 中的错误，如下面的代码：
@ThreadSafe
public class Sequence {
@GuardedBy("this") private int Value;
public synchronized int getNext() {
return value++;
}
}1.3.2 活跃性问题
在开发代码时，一定要注意线程安全性是不可破坏的。安全性不仅对于多线程程序很重要，对于单线程程序同样重要。此外，线程还会导致一些在单线程程序中不会出现的问题，例如活跃性问题。
安全性的含义是“永远不发生糟糕的事情”，而活跃性则关注于另一个目标，即“某件正确的事情最终会发生”。当某个操作无法继续执行下去时，就会发生活跃性问题。在串行程序中，活跃性问题的形式之一就是无意中造成的无限循环，从而使循环之后的代码无法得到执行。线程将带来其他一些活跃性问题。例如死锁、饥饿以及活锁等
1.3.3 性能问题
与活跃性问题密切相关的是性能问题。活跃性意味着某件正确的事情最终会发生，但却不够好，因为我们通常希望正确的事情尽快发生。性能问题包括多个方面，例如服务时间过长，响应不灵敏，吞吐率过低，资源消耗过高，或者可伸缩性较低等。