多线程及多进程部分概念汇总

1.线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系？

　　1.1线程概念

　　>>是进程中的一个执行控制单元，执行顺序流。同类的多个线程共享一块内存空间和一组系统资源，线程本身有一个供程序执行时的堆栈。线程在切换时负荷小，因此，线程也被称为轻负荷进程。

      　　一个进程中至少有一个线程在负责控制程序的执行

      　　一个进程中如果只有一个执行路径，这个程序称为单线程

      　　一个进程中有多个执行路径时，这个程序成为多线程

　　1.2线程的基本状态

1.新建

new语句创建的线程对象处于新建状态，仅被分配了内存。

2.等待

当线程在new之后，并且在调用start方法前，线程处于等待状态。

3.就绪

当一个线程对象创建后，其他线程调用它的start()方法，该线程就进入就绪状态。处于这个状态的线程位于可运行池中，等待cpu的使用权。

4.运行状态

处于这个状态的线程占用CPU，执行程序代码。在并发运行环境中，如果计算机只有一个CPU，那么任何时刻只会有一个线程处于这个状态。

只有处于就绪状态的线程才有机会转到运行状态。

5.阻塞状态

阻塞状态是指线程因为某些原因放弃CPU，暂时停止运行。当线程处于阻塞状态时，内核将不会给线程分配CPU，直到线程重新进入就绪状态，它才会有机会获得运行状态。

阻塞状态分为三种:

　　1、等待阻塞:运行的线程执行wait（）方法，内核会把该线程放入等待池中。

　　2、同步阻塞:运行的线程在获取对象同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则内核会把线程放入锁池中。

　　3、其他阻塞:运行的线程执行Sleep（）方法，或者发出I/O请求时，内核会把线程设为阻塞状态。当Sleep（）状态超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

6.死亡状态

当线程执行完run()方法中的代码，或者遇到了未捕获的异常，就会退出run()方法，此时就进入死亡状态，该线程结束生命周期。

 

2.线程与进程的区别？

• 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。

• 进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。

• 线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。

• 但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

3.多线程同步和互斥有几种实现方法，都是什么？

　　1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。 
　　2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。 
　　3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。 
　　4、事 件:用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。

临界区（Critical Section）（同一个进程内，实现互斥）
保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后
其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。

互斥量（Mutex）（可以跨进程，实现互斥）
互斥量跟临界区很相似，只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限，由于互斥对象只有一个，因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。
当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出，以便其他线程在获得后得以访问资源。互斥量比临界区复杂。因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的
安全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。 
互斥量与临界区的作用非常相似，但互斥量是可以命名的，也就是说它可以跨越进程使用。所以创建互斥量需要的资源更多，所以如果只为了在进程内部是用的话使用临界区会带来
速度上的优势并能够减少资源占用量。

信号量（Semaphores）（主要是实现同步，可以跨进程）
信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。
它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数，每增加一个线程对共享资源的访问，
当前可用资源计数就会减1，只要当前可用资源计数是大于0的，就可以发出信号量信号。但是当前可用计数减小到0时则说明当前占用资源的线程数已经达到了所允许的最大数目，
不能在允许其他线程的进入，此时的信号量信号将无法发出

事件（Event）（实现同步，可以跨进程）
事件对象也可以通过通知操作的方式来保持线程的同步。并且可以实现不同进程中的线程同步操作。

 

4.多线程同步和互斥有何异同，在什么情况下分别使用他们？举例说明。

　　线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。

　　线程互斥是指对于共享的进程系统资源，在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，

　　　　其它要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步（下文统称为同步）。