线程基础、线程之间的共享和协作

1. 基础概念

1.1 CPU核心数和线程数的关系

核心数:

超线程 核心数 线程数
未使用 1 1
已使用 1 2

1.2 CPU时间片轮转机制

又称RR调度,会导致上下文切换

1.3 什么是进程和线程

进程:程序运行资源分配的最小单位,进程内部有多个线程,会共享这个进程的资源
线程:CPU调度的最小单位,必须依赖进程而存在。

1.4 澄清并行和并发

并行:同一时刻,可以同时处理事情的能力
并发:与单位时间相关,在单位时间内可以处理事情的能力

1.5 高并发编程的意义、好处和注意事项

好处:充分利用cpu的资源、加快用户响应的时间,程序模块化,异步化
问题

  • 线程共享资源,存在冲突;
  • 容易导致死锁;
  • 启用太多的线程,就有搞垮机器的可能

2. 认识Java里的线程

2.1 新启线程的方式

三种创建线程方式:

  • Thread (继承Thread类)
  • Runable (实现Runable接口)
  • Callable (实现Callable接口,run方法有返回值,可以使用Future接收返回值)

2.2 怎么样才能让Java里的线程安全停止工作呢

线程自然终止:自然执行完或抛出未处理异常

  • stop(), resume(), suspend() 已不建议使用;
  • stop()会导致线程不会正确释放资源;
  • suspend()容易导致死锁。

Java线程是协作式,而非抢占式
调用一个线程的interrupt() 方法中断一个线程,并不是强行关闭这个线程,只是跟这个线程打个招呼,将线程的中断标志位置为true,线程是否中断,由线程本身决定。
isInterrupted() 判定当前线程是否处于中断状态。
static方法interrupted() 判定当前线程是否处于中断状态,同时中断标志位改为false。
方法里如果抛出InterruptedException,线程的中断标志位会被复位成false,如果确实是需要中断线程,要求我们自己在catch语句块里再次调用interrupt()。


3. 对Java里的线程再多一点点认识

3.1 线程常用方法和线程的状态

线程只有5种状态(New、Runable、Running、Blocked、Dead)。
整个生命周期就是这几种状态的切换。


线程状态流转图

run()和start()
run()方法:普通对象的普通方法,
start()方法:Java才会将线程对象和操作系统中实际的线程进行映射,再来执行run方法。

yield() :让出cpu的执行权,将线程从运行转到可运行状态,但是下个时间片,该线程依然有可能被再次选中运行。

3.2 线程的优先级

取值为1~10,缺省为5,但线程的优先级不可靠,不建议作为线程开发时候的手段

3.3 守护线程:

和主线程共死,finally中的代码不能保证一定执行

3.4 线程间的共享

synchronized内置锁
对象锁:(修饰类的非静态方法)锁的是类的对象实例,(修饰代码块)锁的是加锁的实例。
类锁:(修饰类的静态方法)锁的是每个类的的Class对象,每个类的的Class对象在一个虚拟机中只有一个,所以类锁也只有一个。

volatile关键字
适合于只有一个线程写,多个线程读的场景,因为它只能确保可见性。

ThreadLocal
线程变量。可以理解为是个map,类型 Map<Thread,Integer>

线程间协作
轮询:难以保证及时性,资源开销很大,
等待和通知

  • wait() 对象上的方法切换到runable状态
  • notify() / notifyAll() 唤醒对象上的方法

等待和通知的标准范式
等待方
a. 获取对象的锁;
b. 循环里判断条件是否满足,不满足调用wait方法,
c. 条件满足执行业务逻辑
通知方
a. 获取对象的锁;
b. 改变条件
c. 通知所有等待在对象的线程

notify和notifyAll应该用谁?
应该尽量使用notifyAll,使用notify因为有可能发生信号丢失的的情况

等待超时模式实现一个连接池
假设 等待时间时长为T,当前时间now+T以后超时

long overtime = now + T;
long remain = T; // 等待的持续时间
while ( result不满足条件 && remain > 0) {
    wait(remain);
    remain = overtime – now; // 等待剩下的持续时间
}
return result;

join()方法
面试点
线程A,执行了线程B的join方法,线程A必须要等待B执行完成了以后,线程A才能继续自己的工作

调用yield() 、sleep()、wait()、notify()等方法对锁有何影响?
面试点

  • yield():让出时间片,不会释放锁
  • sleep():线程进入睡眠状态,不会释放锁
  • wait():调动方法之前,必须要持有锁。调用了wait()方法以后,锁就会被释放,进入锁的等待队列,方法返回后重新拿到锁
  • notify():调动方法之前,必须要持有锁,调用notify()方法本身不会释放锁的。而是通知等待队列中的某一个线程,同步代码块执行完毕后才会释放锁
  • notifyAll():同notify,有一点不同在于,notifyAll会发出n个信号(n=等待线程数),而notify只会发出一个信号,通常情况下,尽量选择notifyAll
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