一、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。

  

 

java.util.concurrent   并发编程工具类包

java.util.concurrent.atomic 并发原子包

java.util.concurrent.lock    并发锁包

  

二、进程与线程

  1、进程

  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。 

  在传统的操作系统中,进程既是基本的分配单元,也是基本的执行单元。
  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。

 

  2、线程

  线程(thread) 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。

  通常在一个进程中可以包含若干个线程,当然一个进程中至少有一个线程,不然没有存在的意义。线程可以利用进程所拥有的资源,在引入线程的操作系统中,通常都是把进程作为分配资源的基本单位,而线程作为独立运行和独立调度的基本单位,由于线程比进程更小,基本上不拥有系统资源,故对它的调度所付出的开销就会小很多,能更高效的提供系统多个程序间的并发执行的程度。
  
  总结来说:
  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;进程是资源分配的最小单位
  线程:轻量级的进程,依附于某一个进程上,共享这个进程的所有资源。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。

  举例:
  1)使用QQ,查看进程一定有一个QQ.exe的进程,我可以用qq和A文字聊天,和B视频聊天,给C传文件,给D发一段语言,QQ支持录入信息的搜索。
  2)用word写论文,同时用QQ音乐放音乐,同时用QQ聊天,多个进程。
  3)word如没有保存,停电关机,再通电后打开word可以恢复之前未保存的文档,word也会检查你的拼写,两个线程:容灾备份,语法检查
 

  3、线程的状态

  (1)线程状态枚举类 Thread.State

    线程有六种状态:New、Runnable、Blocked、Waiting、Timed_waiting、Terminated

    public enum State {
        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         */
        NEW, (新建)

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * state is executing in the Java virtual machine but it may
         * be waiting for other resources from the operating system
         * such as processor.
         */
        RUNNABLE,(准备就绪)

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
         * to enter a synchronized block/method or
         * reenter a synchronized block/method after calling
         * {@link Object#wait() Object.wait}.
         */
        BLOCKED,(阻塞)

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * A thread is in the waiting state due to calling one of the
         * following methods:
         * <ul>
         *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
         *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
         * </ul>
         *
         * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
         * perform a particular action.
         *
         * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
         * on an object is waiting for another thread to call
         * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
         * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
         * is waiting for a specified thread to terminate.
         */
        WAITING,(不见不散,一直等待)

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
         * the following methods with a specified positive waiting time:
         * <ul>
         *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
         *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
         *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
         * </ul>
         */
        TIMED_WAITING,(过时不候)

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * The thread has completed execution.
         */
        TERMINATED;(终结)
    }

 

    

 

  (2)wati/sleep 的区别?
    这两者的功能都是当前线程暂停,有什么区别?
    wait放开手去睡,放开手里的锁
    sleep握紧手去睡,醒了手里还有锁
    但是它们是在哪里睡就在哪里醒。
 
    Sleep:
1. sleep 是 Thread 的静态方法;
2. sleep 不会释放锁,它也不需要占用锁。
3. 让当前线程休眠指定时间;
4. 休眠时间的准确性依赖于系统时钟和 CPU 调度机制;
5. 不释放已获取的锁资源,如果sleep方法在同步上下文中调用,那么其他线程是无法进入到当前同步块或者同步方法中的;
6. 可通过调用 interrupt() 方法唤醒休眠线程;

 

    wait:
1. wait 是 Object 的方法,任何对象实例都能调用。
2. wait 会释放锁,但调用它的前提是当前线程占有锁(即代码要在 synchronized 中);
3. 让当前线程进入等待状态,当别的其他线程调用notify()或者notifyAll()方法时,当前线程进入就绪状态;
4. wait方法必须在同步上下文中调用,例如:同步方法块或者同步方法中,这也就意味着如果你想要调用wait方法,前提是必须获取对象上的锁资源
5. 当wait方法调用时,当前线程将会释放已获取的对象锁资源,并进入等待队列,其他线程就可以尝试获取对象上的锁资源。
6. 它们都可以被 interrupted 方法中断。

 

    

                
wait
sleep
同步
只能在同步上下文中调用wait方法,否则或抛出IllegalMonitorStateException异常
不需要在同步方法或同步块中调用
作用对象
wait方法定义在Object类中,作用于对象本身
sleep方法定义在java.lang.Thread中,作用于当前线程
释放锁资源
唤醒条件
其他线程调用对象的notify()或者notifyAll()方法
超时或者调用interrupt()方法体
方法属性
wait是实例方法
sleep是静态方法

  

  4、并发与并行

  (1)串行模式

    串行表示所有任务都一一按先后顺序进行。串行意味着必须先装完一车柴才能运送这车柴,只有运送到了,才能卸下这车柴,并且只有完成了这整个三个步骤,才能进行下一个步骤。

    串行是一次只能取得一个任务,并执行这个任务

  (2)并行模式

    并行意味着可以同时取得多个任务,并同时去执行所取得的这些任务。并行模式相当于将长长的一条队列,划分成了多条短队列,所以并行缩短了任务队列的长度。并行的效率从代码层次上强依赖于多进程/多线程代码,从硬件角度上则依赖于多核 CPU。


  (3)并发

    并发(concurrent)指的是多个程序可以同时运行的现象,更细化的是多进程可以同时运行或者多指令可以同时运行但这不是重点,在描述并发的时候也不会去扣这种字眼是否精确, ==并发的重点在于它是一种现象==, ==并发描述的是多进程同时运行的现象==。但实际上,对于单核心 CPU 来说,同一时刻只能运行一个线程。所以,这里的"同时运行"表示的不是真的同一时刻有多个线程运行的现象,这是并行的概念,而是提供一种功能让用户看来多个程序同时运行起来了,但实际上这些程序中的进程不是一直霸占 CPU 的,而是执行一会停一会。

    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:
    可能出现一个小任务执行了多次,还没开始下个任务的情况。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

    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

    可以多进程/多线程的方式并行执行这些小任务。也可以单进程/单线程执行这些小任务,这时很可能要配合多路复用才能达到较高的效率

 

     小结

    并发:同一时刻多个线程在访问同一个资源,多个线程对一个点

         例子:春运抢票 电商秒杀...

    并行:多项工作一起执行,之后再汇总

        例子:泡方便面,电水壶烧水,一边撕调料倒入桶中

 

  5、管程

    管程(monitor)是保证了同一时刻只有一个进程在管程内活动,即管程内定义的操作在同一时刻只被一个进程调用(由编译器实现).但是这样并不能保证进程以设计的顺序执行;

    JVM 中同步是基于进入和退出管程(monitor)对象实现的,每个对象都会有一个管程(monitor)对象,管程(monitor)会随着 java 对象一同创建和销毁;

    执行线程首先要持有管程对象,然后才能执行方法,当方法完成之后会释放管程,方法在执行时候会持有管程,其他线程无法再获取同一个管程;

    

 

  6、用户线程和守护线程

  用户线程平时用到的普通线程,自定义线程;

  守护线程运行在后台,是一种特殊的线程,比如垃圾回收;

  当主线程结束后,只要用户线程还在运行,JVM 存活;

  如果没有用户线程,都是守护线程,JVM 结束;

  示例:

public class DaemonThread {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::" + Thread.currentThread().isDaemon());
            while (true) {

            }
        }, "thread");

        //设置守护线程,一定要在 start 方法之前
        thread.setDaemon(true);

        //启动线程
        thread.start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " over!");
    }
}

  在控制台观察结果,如果不设置守护线程,JVM 不会结束;如果手动设置为守护线程,主线程结束后,JVM会结束。

 

posted on 2022-01-16 21:56  格物致知_Tony  阅读(280)  评论(0编辑  收藏  举报