java學(xué)習(xí)(十) —— java中的多線程概述

Sanchi 發(fā)布于2019-08-19 11:11 / 2292人閱讀

摘要：進(jìn)程一般由程序數(shù)據(jù)集進(jìn)程控制塊三部分組成。線程概述線程的出現(xiàn)是為了降低上下文切換的消耗，提高系統(tǒng)的并發(fā)性。線程突破了一個進(jìn)程只能干一件事的缺陷，使到進(jìn)程內(nèi)并發(fā)成為可能。進(jìn)程與線程的關(guān)系進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動。

進(jìn)程概述

進(jìn)程：正在運(yùn)行的程序，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)用的獨(dú)立單位。

進(jìn)程就是一個程序在一個數(shù)據(jù)集上的一次動態(tài)執(zhí)行過程。

進(jìn)程一般由程序、數(shù)據(jù)集、進(jìn)程控制塊三部分組成。

每一個進(jìn)程都有它自己的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。

我們編寫的程序用來描述進(jìn)程要完成哪些功能以及如何完成；

數(shù)據(jù)集則是程序在執(zhí)行過程中所需要使用的資源；

進(jìn)程控制塊用來記錄進(jìn)程的外部特征，描述進(jìn)程的執(zhí)行變化過程，系統(tǒng)可以利用它來控制和管理進(jìn)程，他是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識。

舉例說明進(jìn)程：

（1）想象一位有一手好廚藝的計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在為他的女兒烘焙生日蛋糕；
（2）他有做生日蛋糕的食譜，廚房里有所需要的原料：面粉、雞蛋、糖等。
（3）在這個比喻中，做蛋糕的食譜就是程序；
（4）計(jì)算機(jī)科學(xué)家就是處理器cpu；
（5）而做蛋糕的各種原料就是輸入數(shù)據(jù)。
（6）進(jìn)程就是廚師閱讀食譜、取來各種原料、以及烘焙蛋糕等一系列動作的總和。
（7）現(xiàn)在假設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)家的兒子哭著跑來出來，說他的頭被一只蜜蜂蟄了；
（8）計(jì)算機(jī)科學(xué)家就記錄下他照著食譜做到了哪兒了，也就是保存進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)；
（9）然后拿出一本急救手冊，按照其中的指示處理蟄傷；
（10）這時我們就看到處理器從一個進(jìn)程切換到另一個高優(yōu)先級的進(jìn)程；
（11）每個進(jìn)程擁有各自的程序（食譜和急救手冊）；
（12）當(dāng)蜜蜂蟄傷被處理完成之后，這位計(jì)算機(jī)科學(xué)家又回來做蛋糕；
（13）從他離開時的那一步繼續(xù)進(jìn)行下去。

線程概述

線程的出現(xiàn)是為了降低上下文切換的消耗，提高系統(tǒng)的并發(fā)性。

線程突破了一個進(jìn)程只能干一件事的缺陷，使到進(jìn)程內(nèi)并發(fā)成為可能。

舉例說明線程：

（1）假設(shè)一個文本程序，需要接收鍵盤輸入，將內(nèi)容顯示在屏幕上，還需要保存信息到硬盤中。
（2）若只有一個進(jìn)程，勢必造成同一時間只能干一件事的尷尬，就是說當(dāng)保存時，不能鍵盤輸入；
（3）若有多個進(jìn)程，每個進(jìn)程負(fù)責(zé)一個任務(wù)；
（4）進(jìn)程A負(fù)責(zé)鍵盤輸入，進(jìn)程B負(fù)責(zé)將內(nèi)容顯示在屏幕上，進(jìn)程C負(fù)責(zé)保存內(nèi)容到硬盤中；
（5）這里A、B、C間的協(xié)作涉及到了進(jìn)程通信問題，而且它們有共同都需要的內(nèi)容：文本內(nèi)容；
（6）不停的切換會造成性能上的損失。
（7）若有一種機(jī)制，可以使A、B、C可以共享資源；
（8）這樣上下文切換所需要保存和恢復(fù)的內(nèi)容就少了；
（9）同時也可以減少通信所帶來的性能損耗。
（10）這種機(jī)制，就是線程。

線程也叫輕量級進(jìn)程。

它是一個基本的cpu執(zhí)行單元，也是程序執(zhí)行過程中的最小單元。

由線程id、程序計(jì)數(shù)器、寄存器集合和堆棧共同組成

線程的引入減小了程序并發(fā)執(zhí)行時的開銷，提高了操作系統(tǒng)的并發(fā)性能。

線程沒有自己的系統(tǒng)資源。

進(jìn)程與線程的關(guān)系

進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動。

進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)

線程是進(jìn)程的一個實(shí)體，是cpu調(diào)度和分派的基本單位

線程是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位

進(jìn)程與線程的關(guān)系：

（1）一個線程只能屬于一個進(jìn)程，而一個進(jìn)程可以有多個線程，但至少有一個線程
（2）資源分配給進(jìn)程，同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的所有資源
（3）cpu分給線程，即真正在cpu上運(yùn)行的是線程

java程序運(yùn)行原理

java命令會啟動java虛擬機(jī)，即啟動JVM，等于啟動了一個應(yīng)用程序，也就是啟動了一個進(jìn)程；

該進(jìn)程會自動啟動一個主線程；

然后主線程去調(diào)用某個類的main方法。

所以main方法運(yùn)行在主線程中，在此之前的所有程序都是單線程的

jvm啟動是多線程的：

（1）因?yàn)樵趈vm啟動的時候垃圾回收線程也要啟動，否則很容易會出現(xiàn)內(nèi)存溢出；
（2）現(xiàn)在的垃圾回收線程加上前面的主線程，最少啟動了兩個線程，所以，jvm的啟動是多線程的。

涉及到多線程的內(nèi)容分成幾部分：

扎好馬步：線程的狀態(tài)

內(nèi)功心法：每個對象都有的方法（機(jī)制）

太祖長拳：基本線程類

九陰真經(jīng)：高級多線程控制類

扎好馬步：線程的狀態(tài)（五種）

New：新建狀態(tài)，當(dāng)線程對象創(chuàng)立后，即進(jìn)入了新建狀態(tài)，如：Thread t = new MyThread()

Runnable：就緒狀態(tài)，當(dāng)調(diào)用線程對象的start()方法（t.start()），線程就進(jìn)入就緒狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的線程，只是說明此線程已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，隨時等待cpu調(diào)度執(zhí)行，并不是說執(zhí)行了t.start()此線程立即就會執(zhí)行

Running：運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)cpu開始調(diào)度處于就緒狀態(tài)的線程時，此時線程才得以真正執(zhí)行，即進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)。

Blocked：阻塞狀態(tài)，處于運(yùn)行狀態(tài)中的線程由于某種原因，暫時放棄對cpu的使用權(quán)，停止執(zhí)行，此時進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到其進(jìn)入到就緒狀態(tài)，才有機(jī)會再次被cpu調(diào)用以進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)

Dead：死亡狀態(tài)，線程執(zhí)行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結(jié)束生命周期

注意：

（1）就緒狀態(tài)是進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)的唯一入口
（2）線程想要進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行，首先必須處于就緒狀態(tài)中
（3）根據(jù)阻塞產(chǎn)生的原因，阻塞狀態(tài)又可以分為三種：
    【1】等待阻塞：運(yùn)行狀態(tài)中的線程執(zhí)行wait()方法，使本線程進(jìn)入到等待阻塞狀態(tài)
    【2】同步阻塞：線程在獲取synchronized同步鎖失敗（因?yàn)殒i被其他線程占用），它會進(jìn)入同步阻塞狀態(tài)
    【3】其他阻塞：通過調(diào)用線程的sleep()或join()或發(fā)出了I/O請求時，線程會進(jìn)入到阻塞狀態(tài)。當(dāng)sleep()狀態(tài)超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)

內(nèi)功心法：每個對象都有的方法

synchronized、wait、notify是任何對象都具有的同步工具

monitor：

（1）是應(yīng)用于同步問題的人工線程調(diào)度工具
（2）java的每個對象都有一個監(jiān)視器，來監(jiān)測并發(fā)代碼的重入。
（3）在非多線程編碼時該監(jiān)視器不發(fā)揮作用，反之如果在synchronized范圍內(nèi)，監(jiān)視器發(fā)揮作用

wait／notify：二者都必須存在于synchronized塊中

并且這三個關(guān)鍵字針對的是同一個監(jiān)視器，這意味著wait之后，其他線程可以進(jìn)入同步塊執(zhí)行

太祖長拳：基本線程類

Thread類

Runnable類

Callable類

九陰真經(jīng)：高級多線程控制類

ThreadLocal類：

（1）用于保存線程的對立變量
（2）當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨(dú)立的變量副本，所以每一個線程都可以獨(dú)立的改變自己的副本，而不會影響其他線程所對應(yīng)的副本。
（3）常用與用戶登陸控制，如記錄session信息。

原子類（AtomicInteger/AtomicBoolean）

Lock類：ReentrantLock/ReentrantReadWriteLock.ReadLock/ReentrantReadWriteLock.WriteLock

參考鏈接

https://www.cnblogs.com/wxd01...