一 进程与线程

• 进程是程序运行资源分配的最小单位

进程是操作系统进行资源分配的最小单位,其中资源包括:CPU、内存空间、 磁盘 IO 等,同一进程中的多条线程共享该进程中的全部系统资源,而进程和进程 之间是相互独立的。

• 线程是 CPU 调度的最小单位,必须依赖于进程而存在

线程是进程的一个实体,是 CPU 调度和分派的基本单位,它是比进程更小的、 能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中 必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其 他的线程共享进程所拥有的全部资源。

二 CPU 核心数和线程数的关系

• 多核心:

也指单芯片多处理器( Chip Multiprocessors,简称 CMP),CMP 是由美国 斯坦福大学提出的,其思想是将大规模并行处理器中的 SMP(对称多处理器)集成 到同一芯片内,各个处理器并行执行不同的进程。这种依靠多个 CPU 同时并行地 运行程序是实现超高速计算的一个重要方向,称为并行处理

• 多线程:

Simultaneous Multithreading.简称 SMT.让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源。

• 核心数、线程数

目前主流 CPU 都是多核的。增加核心数目就是为了增加线程数,因为操作系统是通过线程来执行任务的,一般情况下它们是 1:1 对应关系,也 就是说四核 CPU 一般拥有四个线程。但 Intel 引入超线程技术后,使核心数与线程数形成 1:2 的关系

三 CPU 时间片轮转机制

时间片轮转调度是一种最古老、最简单、最公平且使用最广的算法,又称 RR 调度。每个进程被分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间。如果在时间片结束时进程还在运行,则 CPU 将被剥夺并分配给另一个进程。 如果进程在时间片结束前阻塞或结来,则 CPU 当即进行切换。调度程序所要做的 就是维护一张就绪进程列表,当进程用完它的时间片后,它被移到队列的末尾.
时间片设得太短会导致过多的进程切换,降低了 CPU 效率: 而设得太长又可能引起对短的交互请求的响应变差。将时间片设为 100ms 通常 是一个比较合理的折衷。

四 并行和并发

• 并发

指应用能够交替执行不同的任务,比如单 CPU 核心下执行多线程并非是同时执行多个任务,如果你开两个线程执行,就是在你几乎不可能察觉到的速度不断去切换这两个任务,已达到"同时执行效果",其实并不是的,只是计算机的速度太快,我们无法察觉到而已.

• 并行

指应用能够同时执行不同的任务,例:吃饭的时候可以边吃饭边打电话, 这两件事情可以同时执行

五 高并发编程的意义、好处和注意事项

• 好处

(1)充分利用 CPU 的资源
(2)加快响应用户的时间 比如我们经常用的迅雷下载,都喜欢多开几个线程去下载,
(3)可以使你的代码模块化,异步化,简单化

• 多线程程序需要注意事项

(1)线程之间的安全性(文件变量的读写操作)
(2)线程之间的死锁
(3)线程太多了会将服务器资源耗尽形成死机当机

六 认识 Java 里的线程

• Java 程序天生就是多线程的

一个 Java 程序从 main()方法开始执行，包含了几个线程
[6] Monitor Ctrl-Break //监控 Ctrl-Break 中断信号的
[5] Attach Listener //内存 dump，线程 dump，类信息统计，获取系统属性等
[4] Signal Dispatcher // 分发处理发送给 JVM 信号的线程
[3] Finalizer // 调用对象 finalize 方法的线程
[2] Reference Handler//清除 Reference 的线程
[1] main //main 线程，用户程序入口
以上6个线程，除了main线程，其他都为守护线程

• 线程的启动的两种方式

1、X extends Thread;，然后 X.start
2、X implements Runnable;然后交给 Thread 运行
注：Thread 才是 Java 里对线程的唯一抽象，Runnable 只是对任务(业务逻辑)
的抽象。Thread 可以接受任意一个 Runnable 的实例并执行。

• 线程的终止

终止条件：run方法执行完或者抛出一个未处理的异常提前导致线程提前结束的运行
···暂停、恢复和停止操作对应在线程 Thread 的 API 就是 suspend()、resume() 和 stop()。
···但是这些 API 是过期的，也就是不建议使用的。不建议使用的原因主要有:以suspend()方法为例，在调用后，线程不会释放已经占有的资源(比如 锁)，而是占有着资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。
同样，stop()方 法在终结一个线程时不会保证线程的资源正常释放，通常是没有给予线程完成资源释放工作的机会，因此会导致程序可能工作在不确定状态下。正因为 suspend()、 resume()和 stop()方法带来的副作用，这些方法才被标注为不建议使用的过期方法。

• 线程中断

安全的中止则是其他线程通过调用某个线程 A 的 interrupt()方法对其进行中 断操作, 中断好比其他线程对该线程打了个招呼，“A，你要中断了”，不代表 线程 A 会立即停止自己的工作，同样的 A 线程完全可以不理会这种中断请求。 因为 java 里的线程是协作式的，不是抢占式的。线程通过检查自身的中断标志 位是否被置为 true 来进行响应，
线程通过方法 isInterrupted()来进行判断是否被中断，也可以调用静态方法 Thread.interrupted()来进行判断当前线程是否被中断，不过 Thread.interrupted() 会同时将中断标识位改写为 false。
如果一个线程处于了阻塞状态(如线程调用了 thread.sleep、thread.join、thread.wait 等)，则在线程在检查中断标示时如果发现中断标示为 true，则会在 这些阻塞方法调用处抛出 InterruptedException 异常，并且在抛出异常后会立即 将线程的中断标示位清除，即重新设置为 false。
不建议自定义一个取消标志位来中止线程的运行。因为run方法里有阻塞调 用时会无法很快检测到取消标志，线程必须从阻塞调用返回后，才会检查这个取 消标志。这种情况下，使用中断会更好，因为，
一、一般的阻塞方法，如 sleep 等本身就支持中断的检查，
二、检查中断位的状态和检查取消标志位没什么区别，用中断位的状态还可
以避免声明取消标志位，减少资源的消耗。
注意:处于死锁状态的线程无法被中断

七 对 Java 里的线程再多一点点认识

• Thread类是Java里对线程概念的抽象，

可以这样理解:我们通过new Thread() 其实只是 new 出一个 Thread 的实例，还没有操作系统中真正的线程挂起钩来。 只有执行了 start()方法后，才实现了真正意义上的启动线程。
start()方法让一个线程进入就绪队列等待分配 cpu，分到 cpu 后才调用实现 的 run()方法，start()方法不能重复调用，如果重复调用会抛出异常。
而run方法是业务逻辑实现的地方，本质上和任意一个类的任意一个成员方 法并没有任何区别，可以重复执行，也可以被单独调用。

• 其他的线程相关方法

yield()方法:使当前线程让出 CPU 占有权，但让出的时间是不可设定的。也 不会释放锁资源。注意:并不是每个线程都需要这个锁的，而且执行 yield( )的线 程不一定就会持有锁，我们完全可以在释放锁后再调用 yield 方法。
所有执行 yield()的线程有可能在进入到就绪状态后会被操作系统再次选中 马上又被执行。

• join 方法

把指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行。 比如在线程 B 中调用了线程 A 的 Join()方法，直到线程 A 执行完毕后，才会继续 执行线程 B。(此处为常见面试考点)

• 线程的优先级

在 Java 线程中，通过一个整型成员变量 priority 来控制优先级，优先级的范 围从 1~10，在线程构建的时候可以通过 setPriority(int)方法来修改优先级，默认 优先级是 5，优先级高的线程分配时间片的数量要多于优先级低的线程。
设置线程优先级时，针对频繁阻塞(休眠或者 I/O 操作)的线程需要设置较 高优先级，而偏重计算(需要较多 CPU 时间或者偏运算)的线程则设置较低的 优先级，确保处理器不会被独占。在不同的 JVM 以及操作系统上，线程规划会 存在差异，有些操作系统甚至会忽略对线程优先级的设定。

• 守护线程

Daemon(守护)线程是一种支持型线程，因为它主要被用作程序中后台调 度以及支持性工作。这意味着，当一个 Java 虚拟机中不存在非 Daemon 线程的 时候，Java 虚拟机将会退出。可以通过调用 Thread.setDaemon(true)将线程设置 为 Daemon 线程。我们一般用不上，比如垃圾回收线程就是 Daemon 线程。
Daemon 线程被用作完成支持性工作，但是在 Java 虚拟机退出时 Daemon 线 程中的 finally 块并不一定会执行。在构建 Daemon 线程时，不能依靠 finally 块中 的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑。

八 线程间的共享

• synchronized 内置锁

线程开始运行，拥有自己的栈空间，就如同一个脚本一样，按照既定的代码 一步一步地执行，直到终止。但是，每个运行中的线程，如果仅仅是孤立地运行， 那么没有一点儿价值，或者说价值很少，如果多个线程能够相互配合完成工作， 包括数据之间的共享，协同处理事情。这将会带来巨大的价值。
Java 支持多个线程同时访问一个对象或者对象的成员变量，关键字 synchronized 可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用，它主要确保多个线 程在同一个时刻，只能有一个线程处于方法或者同步块中，它保证了线程对变量 访问的可见性和排他性，又称为内置锁机制。
对象锁和类锁:
对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的，类锁是用于类的静态 方法或者一个类的 class 对象上的。我们知道，类的对象实例可以有很多个，但 是每个类只有一个 class 对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是 每个类只有一个类锁。
但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存 在的，类锁其实锁的是每个类的对应的 class 对象。类锁和对象锁之间也是互不 干扰的。