并发编程基础(一)

进程

    进程是程序运行、资源(CPU、内存空间、磁盘IO等)分配的最小单位,一个程序启动之前是死的,启动之后一次执行活动就是一个进程。进程中各线程共享进程的全部资源。

线程

    线程是CPU调度的最小单位,必须依赖进程存在

CPU核心数和线程数的关系

      1、多核处理器是将大规模并行处理器中的对称多处理器集成在同一芯片中,这些处理器可以并行执行不同的进程。

      2、多线程是指同一处理器上多个线程同步执行并且共享处理器的执行资源

      3、多核处理器一般情况下核心数与线程数为1:1,增加核心数就是为了增加线程数,操作系统是通过线程来执行任务的,英特尔采用的超线程技术使核心数与线程数形成 1:2 的关系

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。调度程序会维护一张就绪进程表,每个进程被操作系统分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间。一个进程还在执行,分配的时间段结束了,系统就将CPU分配给其他进程,当前进程被排在就绪进程表最后面;如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则 CPU 当即进行切换。

PS:时间片轮转是系统在就绪进程表基础上按照轮转的算法轮转的。

高并发编程的好处:

1、充分利用CPU(多核CPU天然适合并发编程来充分利用CPU资源)

2、加快响应用户的时间(如迅雷下载多文件)

3、使代码模块化,异步化,简单化(如业务模块和发短信模块可以用多线程来异步处理)

高并发编程的注意事项:

1、线程之间的安全性:

    多线程可以共享资源,在多线程中,如果是只读情况下,没有线程安全的问题,但如果有多线程同时对共享变量有写操作,就有安全问题了。

2、线程之间的死锁:

    为了解决线程之间的安全性引入了Java的锁机制,而一不小心就会产生Java线程死锁的多线程问题,因为不同的线程都在等待那些根本不可能被释放的锁,从而导致所有的工作都无法完成。

    假设有两个线程,分别代表两个饥饿的人,他们必须共享刀叉并轮流吃饭。他们都需要获得两个锁:共享刀和共享叉的锁。假如线程 A 获得了刀,而线程 B 获得了叉。线程 A 就会进入阻塞状态来等待获得叉,而线程 B 则阻塞来等待线程A所拥有的刀,这就造成了死锁。

3、线程太多会将服务器资源耗尽形成死机当机:

    过多的创建线程会造成系统内存耗尽,线程之间的过度切换也会造成系统死机,可以通过创建资源池来解决此类问题。

创建线程的方式:

    查看jdk源码注释,创建线程的方式有两种:

    1、继承Thread类

    2、实现Runnable接口

    Thread 和 Runnable 的区别:

    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。

    线程的常用方法:

    1、start():启动当前线程,使线程进入就绪(待运行)状态,当系统将CPU分配给该线程(时间片轮转到该线程)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。

    2、run():在此方法中实现业务逻辑,相当于任意类的任意成员方法,可重复调用,也可单独调用。

    3、yeild():会让出当前线程的时间片(cpu),改为就绪状态,但不会释放锁,不释放资源,然后会和其他线程一起等待时间片轮转,可能在让出时间片后,立马又被分配到CPU,进入运行状态。

    4、join():使线程串序执行(插队,哪个线程先调用,哪个线程先执行)

    5、setDaemon(true):将当前线程设为守护线程,守护线程中的finally不一定会执行(因为不需要释放线程资源),是否执行取决于操作系统给当前线程分配的时间片是否足够长,够长则执行。

    6、stop():强行停止线程的执行,可能导致线程资源不被正常释放。(过期,不建议使用)

    7、suspend():暂停线程执行,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。(过期,不建议使用)

    8、interrupt() :只给当前线程一个中断标志位,线程是否中断,由我们写在线程里的代码来决定。jdk的线程是协作式的,不是抢占式的

    9、isInterrupted() :判断当前线程是否中断,根据这个中断状态,自己决定线程逻辑。

    10、Thread.interrupted():静态方法,也是判断当前线程是否中断,根据这个中断状态,自己决定线程逻辑,不同之处在于调用此方法判断之后,会将当前线程的中断标志为置为False,很少使用。

    11、sleep():进入阻塞状态,不释放锁。

    12、wait():进入阻塞状态,释放锁,被唤醒或者自行唤醒后和其他线程竞争锁,竟争到锁以后,执行wait()之后的逻辑代码。

    13、notify():唤醒等待的线程(wait),不过可能唤醒的这个线程不是想要的那个线程,不推荐使用。

    14、notifyAll():唤醒所有等待的线程(wait),推荐使用。

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

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