千万别说你懂JUC1️⃣

189 阅读4分钟

持续创作,加速成长!这是我参与「掘金日新计划 · 6 月更文挑战」的第1天,点击查看活动详情

一、什么是 JUC

1.1、JUC 简介

在 Java 中,线程部分是一个重点,本篇文章说的 JUC 也是关于线程的。JUC就是 java.util .concurrent 工具包的简称。这是一个处理线程的工具包,JDK1.5 开始出现的。

image-20211108184006934

1.2、进程与线程

1.2.1、进程

程序由指令和数据组成,但这些指令要运行,数据要读写,就必须将指令加载至 CPU,数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。进程就是用来加载指令、管理内存、管理 IO 的。

当一个程序被运行,从磁盘加载这个程序的代码至内存,这时就开启了一个进程。

进程就可以视为程序的一个实例。大部分程序可以同时运行多个实例进程(例如记事本、画图、浏览器等),也有的程序只能启动一个实例进程(例如网易云音乐、360 安全卫士等)。

1.2.2、线程

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。Java 中,线程作为最小调度单位,进程作为资源分配的最小单位。 在 windows 中进程是不活动的,只是作为线程的容器。

1.2.3、总结

  1. 进程基本上相互独立的,而线程存在于进程内,是进程的一个子集。
  2. 进程拥有共享的资源,如内存空间等,供其内部的线程共享。
  3. 进程间通信较为复杂,同一台计算机的进程通信称为 IPC(Inter-process communication),而不同计算机之间的进程通信,需要通过网络,并遵守共同的协议,例如 HTTP。
  4. 线程通信相对简单,因为它们共享进程内的内存,一个例子是多个线程可以访问同一个共享变量。
  5. 线程更轻量,线程上下文切换成本一般上要比进程上下文切换低。

1.3、并发与并行

1.3.1、并发

单核cpu下,线程实际还是串行执行的。操作系统中有一个组件叫做任务调度器,将 cpu 的时间片(windows下时间片最小约为 15 毫秒)分给不同的程序使用,只是由于cpu在线程间的切换非常快,只有15毫秒,人类无法感知这么短的时间的切换,所以人类感觉是同时运行的 。

并发(concurrent)是同一时间应对(dealing with)多件事情的能力。比如说春运抢票 电商秒杀,在这种情况,随时会有很多的请求进入到一个页面。听歌的同时在敲代码也是并发执行。

image-20220210150241736

1.3.2、并行

多核cpu下,每个核(core)都可以调度运行线程,这时候线程可以是并行的。比如说这里核心1执行线程1,核心2执行线程2。

image-20220210150930703

1.3.3、并发会导致的问题

  • 并发(concurrent)是同一时间应对(dealing with)多件事情的能力。
  • 并行(parallel)是同一时间动手做(doing)多件事情的能力。

要解决大并发问题,通常是将大任务分解成多个小任务, 由于操作系统对进程的调度是随机的,所以切分成多个小任务后,可能会从任一小任务处执行。这可能会出现一些现象:

  1. 可能出现一个小任务执行了多次,这时一般会采用队列或类似的数据结构来存放各个小任务的成果。
  2. 可能出现还没准备好第一步就执行第二步的可能。这时,一般采用多路复用或异步的方式,比如只有准备好产生了事件通知才执行某个任务。