Java 线程与进程理论

1、进程与线程的概念

进程是程序执行的过程,是系统运行程序的基本单位;
线程是CPU最小的调度单位,一个进程中会有多个线程;
CPU是采用时间片轮转机制的(RR调度),而为啥人无感知?因为人的反应时间是0.1S,而CPU的指令的执行是以ns为单位计算的,人无感知。

2、并行与并发

并发:是交替执行任务,实际是串行执行任务的(时间轮转机制本质上就是并发);并发数是不能脱离时间生成的,如,某一个时间内的并发量 300/m(每分钟300的并发量)。
并行:并行是指多个任务同时执行。

3、多线程的优点缺点

优点:A、可以充分利用CPU的资源;B、加快用户的响应时间;C、使代码模块化、异步化、简单化;
缺点:存在线程不安全问题,因为线程对进程的资源是共享的。(线程的安全问题通过锁解决)
注意:OS是有限制线程数的。
句柄:一块连续地址的指向;

4、线程启动方式和生命周期

4.1线程启动问题
Q1:JAVA中有几种新启动线程的方式?

两种方式(看Thread源码):继承Thread类、实现Runnable接口,然后向Thread中传入Runnable的实现类对象。(Thread类有一个带有Runnable参数的构造方法)
其中,实现Callable,封装成FutrueTask的方式。 实际上是Runnable的方式。查看源码:

public class  FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>{}
//实际是继承了Runnable
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V>

Thread类源码解释:


image-20210318161543699.png
Q2:这两种方式的区别?

Thread是线程抽象,而Runnable是任务、业务逻辑的抽象;

Q3:Thread中Stop方法为什么是不建议被使用的(过时方法)?

因为Stop方法调用,可能会导致线程所占用的资源不被释放。

Q4:那么怎么停止线程呢?

使用interrupt()方法,interrupt方法实际上是向线程设置一个中断停止的标志位,而不是立马执行中断,这样的设置表示JDK线程是协作式,而不是抢占式;

Q5:run() 与 start() 的区别?

若直接使用线程对象调用run方法,那么还是在主线程执行,而不是开启一个子线程;

start才是真正开启一个线程去执行run方法中的业务逻辑;若start被调用两次程序会抛线程状态异常IllegalThreadStateException。源码中是先判断线程的状态的。

4.2线程一些api方法

interrupt()、isInterrupt() 、Thread.interrupted()

Thread类中isInterrupt() 与 Thread.interrupted()都是用于判断当前是否中断的标志位,其中两者有啥区别呢?

Thread.interrupted()是静态方法,该方法在调用之后,会清除标志,恢复false状态;

isInterrupt() 是对象的方法,该方法在调用之后,不会清除标志,继续保留着true的状态;

注意:线程中是不建议自己定义一个boolean变量来操作结束线程的,因为当线程处于挂起状态时是不会执行判断的,如线程调用了sleep、wait方法。所以还是需要用interrupt()方法设置中断线程,sleep 、wait 方法都有抛出InterruptedException异常。获取到InterruptedException异常后,中断的标志位flag也是被重置为false状态的。(被重置的原因是为了方便程序员进行资源释放再结束线程)

yield()、join()、setPrority()

yield方法是让出CPU的执行权,但是不让锁不释放锁,也不让内存、磁盘IO;(资源包括CPU、内存、磁盘IO等),注意让出的CPU时间片,CPU是随机分配,也是有可能再次分配到当前线程的。

jion方法是让线程插队,让当前线程变成串行。(例如:A让B插队,B让C插队,那么此时A必须等C执行完、到B执行完、再执行A的)。如果需要让两个线程按顺序的执行,使用join方法。

setPrority方法是设置线程的优先级。数值高CPU可能分配的资源多,但是实际是跟OS层面有关,可能不起作用。

4.3 线程的生命周期
线程生命周期状态图.png
4.4 线程类型:守护线程、用户线程

守护线程:一般是JDK启动的线程,如内存回收。若想将用户线程设置成守护线程是调用setDaemon(true) 方法即可。守护线程是用户守护用户线程的,让用户线程都结束时,守护线程也会跟着自动结束,因为守护线程中finally代码块是不一定会执行的。

用户线程:程序创建的线程,没有调用setDaemon进行设置成守护线程的。

5、Synchronized 对象锁

Synchronized 是java中解决并发问题的一种常用的方法,可以保证线程互斥的访问代码

锁的三种应用方式:方法锁(同步方法:普通方法锁,静态方法锁)、代码块锁(同步代码块)

public Synchronized void action1(){

}

public static Synchronized void action2(){

}

public static void action3(){
    Synchronized(obj){
    
    }
}

Synchronized必须是对对象进行加锁,基本类型不可使用。
其中,
A、普通方法锁实际是 Synchronized(this),this是类对象实例化的本身;
B、静态方法锁实际是 Synchronized(this),这个this是Class对象的锁(因为每个类在类加载器中都会生成一个Class对象,所以实际也是对对象加锁);
C、同步代码块锁,可以这样设置Synchronized(obj)对变量对象加锁 或者 Synchronized(this)对类实例对象加锁。

锁不同对象时,是互不相影响的。

6、volatile关键字,是最轻量的同步机制

只能保证可见性,不能保证原子性。当原来的值变成新值时,能让其他线程及时的更新。
常见的使用场景是一个线程且多个线程读的情况。

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