关于线程

并发与并行

并发:多个任务在同一时间段执行，示意可看作是，cpu在执行时，交替执行多个任务

并行：多个任务在同一时刻进行，现代cpu都是多核多线程，即同时执行多个任务

进程与线程

进程（Process） 是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。 在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

---

一般电脑的内容就存储在ROM永久存储单元。一旦程序执行，就会进入进程，即在RAM临时存储单元之中，

---

线程（thread） 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

比如当程序要执行某一功能用到cpu，就会建立一条通道到cpu，即线程

例如8线程，cpu就会在8个线程中高速切换，速度快

我们简单总结下：

进程：指在系统中正在运行的一个应用程序；程序一旦运行就是进程；进程——资源分配的最小单位。

线程：系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程——程序执行的最小单位。

线程调度

• 分时调度

​ 每个线程轮流使用cpu，平均分配每个线程的cpu使用时间

• 抢占式调度

  优先让优先级高的程序使用cpu,如果优先级相等就随机分配，Java就是使用抢占式调度

主线程

执行主方法的线程，就是主线程

JVM在执行main方法时，会将main方法入栈，入栈后，JVM会开辟一条通向cpu的路径，也就是主线程

多线程的创建方法

法一：

1.创建一个Thread的子类

2.重写Thread的run方法（多线程执行内容）

3.创建对象

4.调用start方法开启多线程，会执行run方法

注意：不能多次调用线程，否则程序报错，线程结束后不能重新启动

新增线程会开辟新的栈空间

法二：

实现Runnable接口

1.创建实现Runnable接口的对象

2.重写run方法，即实现线程任务

3.创建实现接口的对象

4.创建Thread类对象，构造方法传参传递Runnable接口的实现类对象

使用Runnable接口的好处：

1.让线程更加灵活，Runnable只是一个接口而非父类，因此创建线程还可以有继承

2. Runnable使得程序可扩展性强。普通创建线程的方法基础Thread类，线程任务和线程开启都是一个类实现，耦合性高。Runnable接口创建线程，线程任务在接口的实现类中，开启线程由创建新的Thread实现，降低程序耦合性

常用方法

1. sleep方法，让线程以指定的毫秒数进入TIMED_WAITING状态

线程安全问题

线程安全问题的前提是线程访问了共享数据

多个线程在访问共享数据时，就会出现安全问题。要防止安全问题的产生，就必须使得一个线程在访问共享数据时，无论是否有cpu控制权，其他线程都不能访问该数据

同步

为了保证每个代码块都能进行原子操作，Java引入了线程同步机制

同步代码块

synchronized (锁对象){
    可能出现线程安全的代码（访问了共享数据的代码）
}

tips：

1.代码块中的锁对象可以使用任意对象

2.必须保证多个线程的锁对象统一

3.锁对象作用：让代码块锁住，只让一个线程在代码块中执行

同步方法

同步方法也会将局部的代码块锁住，只让一个线程执行

同步方法的锁对象就是实现类的对象，即this（Runnable接口实现对象）

tips:

对于静态同步方法，锁对象不能再是实现类对象：因为静态方法和对象无关

而是本类的Class属性--->class文件对象

同步技术原理

同步技术使用了锁对象，这个对象叫同步锁，也叫对象锁，对象监视器

举一个小栗子：

t0,t1,t2是三个线程，t0首先抢到了cpu使用权，在执行run方法时，遇到synchronized代码块，然后发现锁对象还存在，于是获取锁对象，进入到同步块执行。

此时，t1又抢到了cpu使用权，在遇到synchronize代码块时，发现锁对象不在，t1就会进入阻塞状态，必须等到t0线程归还锁对象后才能继续。t0线程只有在执行完synchronized代码块后，才会归还锁对象。

优点：程序绝对安全

缺点：不断地获取锁，归还锁，效率低

Lock锁

Lock锁在jdk1.5后出现，是比synchronize更加好用的线程安全方法

方法:

1. 创建ReentrantLock对象（对象实现了Lock接口）
2. 在可能出现线程不安全的代码前调用lock方法
3. 在结束后调用unlock方法

最后的unlock方法最好是放在finally代码块中，使得无论如何锁都会被释放

线程状态

注意Blocked和Timed_WAITING的区别

blocked：具有cpu执行资格，等待cpu空闲时执行，一般都是锁导致的

TIMED_WAITING：不具有cpu执行资格，cpu空闲也不会执行，一般是认为或者系统产生

TIMED_WAITING

例子:等待唤醒的案例：生产者与消费者

consumers: 告诉生产者自己的需求后，进入等待生产者生产

producers:在得知需求后开始生产，生产完毕唤醒消费者

始终保证消费者和生产者只有一个在执行

等待唤醒机制

1.线程通信

多个线程在处理同一资源时，动作可能不同

在多个线程并发处理时，cpu是随机选择线程的，而我们希望多个线程之间能够协调有规律完成同一个任务，此时就需要用到等待唤醒机制

三大方法：

1. wait:线程不再活动，不会占用cpu资源，也不会去竞争锁
2. notify:选择对象监视器中的一个对象释放，重新进入到调度队列（ready queue)之中
3. 释放全部线程

总结: 从wait出来后，如果获得了锁，就能从waiting变为runnable,否则，会变成blocked状态

注意：wait和notify必须由同一个锁对象调用，并且notify和wait方法必须在synchronize代码块或同步方法中调用

原因：使用唤醒机制，一般是用来避免Lost wake up problem，必须在同步代码块或同步方法中调用，并且保证锁对象相同，wait方法调用后会把锁对象归还，而notify方法只是唤醒，不会直接将锁给对象，而是让对象具有竞争cpu的能力

线程池

当并发的线程过多时，并且每个线程都是执行某个任务就会销毁，此时，频繁地创建线程会导致效率过于低下。线程池的出现使得线程可以复用，在结束一个线程后，并不被销毁。

线程池，就是容纳多个线程的容器

合理利用线程池能够带来三个好处：

1. 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
3. 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

使用线程池中线程对象的步骤：

1. 创建线程池对象。

2. 创建Runnable接口子类对象。(task)

3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)

4. 关闭线程池(一般不做)。

   并发与并行

并发:多个任务在同一时间段执行，示意可看作是，cpu在执行时，交替执行多个任务

并行：多个任务在同一时刻进行，现代cpu都是多核多线程，即同时执行多个任务

进程与线程

进程（Process） 是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。 在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

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一般电脑的内容就存储在ROM永久存储单元。一旦程序执行，就会进入进程，即在RAM临时存储单元之中，

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线程（thread） 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

比如当程序要执行某一功能用到cpu，就会建立一条通道到cpu，即线程

例如8线程，cpu就会在8个线程中高速切换，速度快

我们简单总结下：

进程：指在系统中正在运行的一个应用程序；程序一旦运行就是进程；进程——资源分配的最小单位。

线程：系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程——程序执行的最小单位。

线程调度

• 分时调度

​ 每个线程轮流使用cpu，平均分配每个线程的cpu使用时间

• 抢占式调度

  优先让优先级高的程序使用cpu,如果优先级相等就随机分配，Java就是使用抢占式调度

主线程

执行主方法的线程，就是主线程

JVM在执行main方法时，会将main方法入栈，入栈后，JVM会开辟一条通向cpu的路径，也就是主线程

多线程的创建方法

法一：

1.创建一个Thread的子类

2.重写Thread的run方法（多线程执行内容）

3.创建对象

4.调用start方法开启多线程，会执行run方法

注意：不能多次调用线程，否则程序报错，线程结束后不能重新启动

新增线程会开辟新的栈空间

法二：

实现Runnable接口

1.创建实现Runnable接口的对象

2.重写run方法，即实现线程任务

3.创建实现接口的对象

4.创建Thread类对象，构造方法传参传递Runnable接口的实现类对象

使用Runnable接口的好处：

1.让线程更加灵活，Runnable只是一个接口而非父类，因此创建线程还可以有继承

2. Runnable使得程序可扩展性强。普通创建线程的方法基础Thread类，线程任务和线程开启都是一个类实现，耦合性高。Runnable接口创建线程，线程任务在接口的实现类中，开启线程由创建新的Thread实现，降低程序耦合性

常用方法

1. sleep方法，让线程以指定的毫秒数进入TIMED_WAITING状态

线程安全问题

线程安全问题的前提是线程访问了共享数据

多个线程在访问共享数据时，就会出现安全问题。要防止安全问题的产生，就必须使得一个线程在访问共享数据时，无论是否有cpu控制权，其他线程都不能访问该数据

同步

为了保证每个代码块都能进行原子操作，Java引入了线程同步机制

同步代码块

synchronized (锁对象){
    可能出现线程安全的代码（访问了共享数据的代码）
}

tips：

1.代码块中的锁对象可以使用任意对象

2.必须保证多个线程的锁对象统一

3.锁对象作用：让代码块锁住，只让一个线程在代码块中执行

同步方法

同步方法也会将局部的代码块锁住，只让一个线程执行

同步方法的锁对象就是实现类的对象，即this（Runnable接口实现对象）

tips:

对于静态同步方法，锁对象不能再是实现类对象：因为静态方法和对象无关

而是本类的Class属性--->class文件对象

同步技术原理

同步技术使用了锁对象，这个对象叫同步锁，也叫对象锁，对象监视器

举一个小栗子：

t0,t1,t2是三个线程，t0首先抢到了cpu使用权，在执行run方法时，遇到synchronized代码块，然后发现锁对象还存在，于是获取锁对象，进入到同步块执行。

此时，t1又抢到了cpu使用权，在遇到synchronize代码块时，发现锁对象不在，t1就会进入阻塞状态，必须等到t0线程归还锁对象后才能继续。t0线程只有在执行完synchronized代码块后，才会归还锁对象。

优点：程序绝对安全

缺点：不断地获取锁，归还锁，效率低

Lock锁

Lock锁在jdk1.5后出现，是比synchronize更加好用的线程安全方法

方法:

1. 创建ReentrantLock对象（对象实现了Lock接口）
2. 在可能出现线程不安全的代码前调用lock方法
3. 在结束后调用unlock方法

最后的unlock方法最好是放在finally代码块中，使得无论如何锁都会被释放

线程状态

注意Blocked和Timed_WAITING的区别

blocked：具有cpu执行资格，等待cpu空闲时执行，一般都是锁导致的

TIMED_WAITING：不具有cpu执行资格，cpu空闲也不会执行，一般是认为或者系统产生

TIMED_WAITING

例子:等待唤醒的案例：生产者与消费者

consumers: 告诉生产者自己的需求后，进入等待生产者生产

producers:在得知需求后开始生产，生产完毕唤醒消费者

始终保证消费者和生产者只有一个在执行

等待唤醒机制

1.线程通信

多个线程在处理同一资源时，动作可能不同

在多个线程并发处理时，cpu是随机选择线程的，而我们希望多个线程之间能够协调有规律完成同一个任务，此时就需要用到等待唤醒机制

三大方法：

1. wait:线程不再活动，不会占用cpu资源，也不会去竞争锁
2. notify:选择对象监视器中的一个对象释放，重新进入到调度队列（ready queue)之中
3. 释放全部线程

总结: 从wait出来后，如果获得了锁，就能从waiting变为runnable,否则，会变成blocked状态

注意：wait和notify必须由同一个锁对象调用，并且notify和wait方法必须在synchronize代码块或同步方法中调用

原因：使用唤醒机制，一般是用来避免Lost wake up problem，必须在同步代码块或同步方法中调用，并且保证锁对象相同，wait方法调用后会把锁对象归还，而notify方法只是唤醒，不会直接将锁给对象，而是让对象具有竞争cpu的能力

线程池

当并发的线程过多时，并且每个线程都是执行某个任务就会销毁，此时，频繁地创建线程会导致效率过于低下。线程池的出现使得线程可以复用，在结束一个线程后，并不被销毁。

线程池，就是容纳多个线程的容器

合理利用线程池能够带来三个好处：

1. 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
3. 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

使用线程池中线程对象的步骤：

1. 创建线程池对象。

2. 创建Runnable接口子类对象。(task)

3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)

4. 关闭线程池(一般不做)。