蜜臀av在线免费观看,高清无码在线不卡,色婷婷综合久色aⅴ五区最新,日本成人一级性片在线观看,天天搞天天射天天日,在线日本黄色视频,国产乱来╳╳A片视频,免费在线观看黄视频

點(diǎn)擊藍(lán)色“程序員的時(shí)光 ”關(guān)注我，標(biāo)注“星標(biāo)”，及時(shí)閱讀最新技術(shù)文章

寫在前面：

小伙伴兒們，大家好！今天來(lái)學(xué)習(xí)Java并發(fā)編程基礎(chǔ)，作為面試必問(wèn)的知識(shí)點(diǎn)，來(lái)深入了解一波！

思維導(dǎo)圖：

1，什么是進(jìn)程和線程？

1.1，進(jìn)程

程序：程序由指令和數(shù)據(jù)組成，但這些指令要運(yùn)行，數(shù)據(jù)要讀寫，就必須將指令加載至CPU，數(shù)據(jù)加載至內(nèi)存。在指令運(yùn)行過(guò)程中還需要用到磁盤、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。進(jìn)程就是用來(lái)加載指令、管理內(nèi)存、管理IO的。
進(jìn)程：當(dāng)一個(gè)程序被運(yùn)行，從磁盤加載這個(gè)程序的代碼至內(nèi)存，這時(shí)就開(kāi)啟了一個(gè)進(jìn)程。
理解：進(jìn)程就可以視為程序的一個(gè)實(shí)例。大部分程序可以運(yùn)行多個(gè)實(shí)例進(jìn)程（例如記事本，瀏覽器等），也有的程序只能啟動(dòng)一個(gè)實(shí)例進(jìn)程（例如網(wǎng)易云音樂(lè)）。

1.2，線程

現(xiàn)代操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元是線程，也叫輕量級(jí)進(jìn)程。
在一個(gè)進(jìn)程里可以創(chuàng)建多個(gè)線程，這些線程都擁有各自的程序計(jì)數(shù)器、堆棧和局部變量等屬性，并且能夠訪問(wèn)共享的內(nèi)存變量。
一個(gè)線程就是一個(gè)指令流，將指令流中的一條條指令以一定的順序交給 CPU 執(zhí)行。Java 中，線程作為最小調(diào)度單位，進(jìn)程作為資源分配的最小單位。

Java程序天生就是多線程程序，因?yàn)閳?zhí)行main()方法的是一個(gè)名稱為main的線程。下面使用JMX來(lái)查看一個(gè)普通的Java程序包含哪些線程，代碼如下。

public class MultiThread {
    public static void main(String[] args) {
        // 獲取Java線程管理MXBean
        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
        // 不需要獲取同步的monitor和synchronizer信息，僅獲取線程和線程堆棧信息
        ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
        // 遍歷線程信息，僅打印線程ID和線程名稱信息
        for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
            System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "] " + threadInfo.
                    getThreadName());
        }
    }
}

上述程序輸出如下（輸出內(nèi)容可能不同，不用太糾結(jié)下面每個(gè)線程的作用，只用知道 main 線程執(zhí)行 main 方法即可）：

[6] Monitor Ctrl-Break  //這個(gè)是在idea中特有的線程，eclipse并不會(huì)產(chǎn)生
[5] Attach Listener  //添加事件
[4] Signal Dispatcher  // 分發(fā)處理給 JVM 信號(hào)的線程
[3] Finalizer  //調(diào)用對(duì)象 finalize 方法的線程
[2] Reference Handler  //清除 reference 線程
[1] main //main線程，程序入口

可以看到，一個(gè)Java程序的運(yùn)行不僅僅是main()方法的運(yùn)行，而是main線程和多個(gè)其他線程的同時(shí)運(yùn)行。

1.3，二者對(duì)比

這個(gè)是Java內(nèi)存區(qū)域圖，我們可以從JVM的角度來(lái)理解線程和進(jìn)程之間的關(guān)聯(lián)。

可以看出，在一個(gè)進(jìn)程里可以創(chuàng)建多個(gè)線程，這些線程都擁有各自的程序計(jì)數(shù)器、堆棧和局部變量等屬性，并且能夠訪問(wèn)共享的內(nèi)存變量。

總結(jié)：

進(jìn)程基本上相互獨(dú)立的，而線程存在于進(jìn)程內(nèi)，是進(jìn)程的一個(gè)子集
線程通信相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼈児蚕磉M(jìn)程內(nèi)的內(nèi)存，一個(gè)例子是多個(gè)線程可以訪問(wèn)同一個(gè)共享變量
線程更輕量，線程上下文切換成本一般上要比進(jìn)程上下文切換低

2，并行和并發(fā)

并發(fā)：同一時(shí)間段，多個(gè)任務(wù)都在執(zhí)行 (單位時(shí)間內(nèi)不一定同時(shí)執(zhí)行)；
并行：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行。

單核 cpu 下，線程實(shí)際還是 串行執(zhí)行 的。操作系統(tǒng)中有一個(gè)組件叫做任務(wù)調(diào)度器，將 cpu 的時(shí)間片（windows 下時(shí)間片最小約為 15 毫秒）分給不同的程序使用，只是由于 cpu 在線程間（時(shí)間片很短）的切換非常快，人類感覺(jué)是同時(shí)運(yùn)行的。總結(jié)為一句話就是：微觀串行，宏觀并行 ，一般會(huì)將這種線程輪流使用 CPU 的做法稱為并發(fā)。

舉個(gè)例子：

家庭主婦做飯、打掃衛(wèi)生、照顧孩子，她一個(gè)人輪流交替做這多件事，這時(shí)就是并發(fā)；
家庭主婦雇了個(gè)保姆，她們一起這些事，這時(shí)既有并發(fā)，也有并行（這時(shí)會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，例如鍋只有一口，一個(gè)人用鍋時(shí)，另一個(gè)人就得等待）；
雇了3個(gè)保姆，一個(gè)專做飯、一個(gè)專打掃衛(wèi)生、一個(gè)專照顧孩子，互不干擾，這時(shí)是并行；

3，Java里面的線程

3.1，創(chuàng)建和運(yùn)行線程的3種方式

繼承 Thread 類

覆寫父類中的 run() 方法，新線程類創(chuàng)建線程

public class Thread1 extends Thread{

    //重寫父類中的run()方法
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("這是第一個(gè)線程");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread1 t1=new Thread1();
        t1.start();
    }
}

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口

實(shí)現(xiàn)接口中的 run() 方法，Thread 類創(chuàng)建線程。把線程和任務(wù)(要執(zhí)行的代碼)分開(kāi)；

Thread代表線程，Runnable代表可運(yùn)行的任務(wù)；

public class Thread2 implements Runnable{

    //重寫父類中的run()方法
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("這是第二個(gè)線程");
    }

    public static void main(String[] args) {
        //任務(wù)t2
        Thread2 t2=new Thread2();
        //線程t
        Thread t=new Thread(t2);
        t.start();
    }
}

FutureTask 類構(gòu)造創(chuàng)建方法體

3.2，為什么要使用多線程呢？

開(kāi)銷成本低： 線程可以?作是輕量級(jí)的進(jìn)程，是程序執(zhí)?的最?單位,線程間的切換和調(diào)度的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)?于進(jìn)程。另外，多核 CPU 時(shí)代意味著多個(gè)線程可以同時(shí)運(yùn)?，這減少了線程上下?切換的開(kāi)銷。
并發(fā)能力強(qiáng)： 現(xiàn)在的系統(tǒng)動(dòng)不動(dòng)就要求百萬(wàn)級(jí)甚?千萬(wàn)級(jí)的并發(fā)量，?多線程并發(fā)編程正是開(kāi)發(fā)?并發(fā)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，利?好多線程機(jī)制可以??提?系統(tǒng)整體的并發(fā)能?以及性能。
提高CPU利用率：假如我們要計(jì)算?個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，我們只??個(gè)線程的話，CPU中只會(huì)?個(gè) CPU核?被利?到，?創(chuàng)建多個(gè)線程就可以讓多個(gè) CPU 核?被利?到，這樣就提?了 CPU 的利?，這樣提高了并行性能，也就是提高了CPU利用率。

3.3，線程的狀態(tài)和生命周期

Java線程在運(yùn)行的生命周期中可能處于下表所示的6中不同狀態(tài)，在給定的時(shí)刻中，線程只能處于其中一個(gè)狀態(tài)。

線程在自身的生命周期中，并不是固定地處于某個(gè)狀態(tài)，而是隨著代碼的執(zhí)行在不同的狀態(tài)之間進(jìn)行切換，Java線程狀態(tài)變遷如圖示。

初始狀態(tài)(NEW)
用new創(chuàng)建一個(gè)線程對(duì)象，借助實(shí)現(xiàn)Runnable接口和繼承Thread類都可以得到一個(gè)線程類，此時(shí)線程進(jìn)入初始狀態(tài)。
運(yùn)行狀態(tài)(RUNNABLE)
就緒(READY)狀態(tài)：調(diào)用線程的start()方法可以啟動(dòng)線程。當(dāng)線程啟動(dòng)時(shí)，線程就進(jìn)入就緒狀態(tài)。此時(shí)，線程將進(jìn)入線程隊(duì)列排隊(duì)，等待CPU 服務(wù)，這表明它已經(jīng)具備了運(yùn)行條件。運(yùn)行中狀態(tài)(RUNNING狀態(tài))：線程調(diào)度程序從可運(yùn)行池中選擇一個(gè)線程作為當(dāng)前線程時(shí)線程所處的狀態(tài)，這也是線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)的唯一的一種方式。此時(shí)，自動(dòng)調(diào)用該線程對(duì)象的run()方法。run()方法定義了該線程的操作和功能。
由上圖可以看出：線程創(chuàng)建之后它將處于 NEW（新建） 狀態(tài)，調(diào)用 start() 方法后開(kāi)始運(yùn)行，線程這時(shí)候處于 READY（就緒） 狀態(tài)。就緒狀態(tài)的線程獲得了 CPU 時(shí)間片（timeslice）后就處于 RUNNING（運(yùn)行） 狀態(tài)。
阻塞狀態(tài)(BLOCKED)
阻塞狀態(tài)是線程阻塞在進(jìn)入synchronized關(guān)鍵字修飾的方法或代碼塊(獲取鎖)時(shí)的狀態(tài)。
等待狀態(tài)(WAITING)
處于這種狀態(tài)的線程不會(huì)被分配CPU執(zhí)行時(shí)間，它們要等待被顯式地喚醒，否則會(huì)處于無(wú)限期等待的狀態(tài)。
超時(shí)等待(TIMED_WAITING)
進(jìn)入等待狀態(tài)的線程需要依靠其他線程的通知才能夠返回到運(yùn)行狀態(tài)，而超時(shí)等待狀態(tài)相當(dāng)于在等待狀態(tài)的基礎(chǔ)上增加了超時(shí)限制，也是超時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)將會(huì)返回到運(yùn)行狀態(tài)。
終止?fàn)顟B(tài)
當(dāng)線程的run()方法完成時(shí)，或者主線程的main()方法完成時(shí)，我們就認(rèn)為它終止了。線程一旦終止了，就不能復(fù)生。
線程創(chuàng)建之后，調(diào)用start()方法開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)線程執(zhí)行wait()方法之后，線程進(jìn)入等待狀態(tài)。進(jìn)入等待狀態(tài)的線程需要依靠其他線程的通知才能夠返回到運(yùn)行狀態(tài)，而超時(shí)等待狀態(tài)相當(dāng)于在等待狀態(tài)的基礎(chǔ)上增加了超時(shí)限制，也就是超時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)將會(huì)返回到運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)線程調(diào)用同步方法時(shí)，在沒(méi)有獲取到鎖的情況下，線程將會(huì)進(jìn)入到阻塞狀態(tài)。線程在執(zhí)行Runnable的run()方法之后將會(huì)進(jìn)入到終止?fàn)顟B(tài)。

聊完了Java線程狀態(tài)，另外，我們?cè)賮?lái)聊一聊操作系統(tǒng)進(jìn)程狀態(tài)。由于這兩者很相似，所以很容易會(huì)混淆。

進(jìn)程一般有5種狀態(tài)：

創(chuàng)建狀態(tài)(new)：進(jìn)程正在被創(chuàng)建，尚未達(dá)到就緒狀態(tài)。
就緒狀態(tài)(ready)：進(jìn)程已處于準(zhǔn)備運(yùn)?狀態(tài)，即進(jìn)程獲得了除了處理器之外的?切所需資源， ?旦得到處理器資源(處理器分配的時(shí)間?)即可運(yùn)?。
運(yùn)行狀態(tài)(running)：進(jìn)程正在處理器上運(yùn)?(單核 CPU 下任意時(shí)刻只有?個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)?狀態(tài))。
阻塞狀態(tài)(waiting)：?稱為等待狀態(tài)，進(jìn)程正在等待某?事件?暫停運(yùn)?如等待某資源為可?或等待 IO 操作完成。即使處理器空閑，該進(jìn)程也不能運(yùn)?。
結(jié)束狀態(tài)(terminated)：進(jìn)程正在從系統(tǒng)中消失。或出現(xiàn)錯(cuò)誤，或被系統(tǒng)終止，進(jìn)入終止?fàn)顟B(tài)。無(wú)法再執(zhí)行

3.4，使用多線程會(huì)存在什么問(wèn)題？

從多線程的設(shè)計(jì)原則中可以看到，多線程雖然并發(fā)能力強(qiáng)、CPU利用率高，但是因?yàn)槠浯嬖趯?duì)共享和可變狀態(tài)的資源進(jìn)行訪問(wèn)，所以存在一定的線程安全問(wèn)題。并發(fā)編程的?的就是為了能提?程序的執(zhí)?效率提?程序運(yùn)?速度，但是并發(fā)編程也會(huì)遇到很多問(wèn)題，?如：內(nèi)存泄漏、上下?切換、死鎖還有受限于硬件和軟件的資源閑置問(wèn)題。

3.5，什么是上下文切換？

上下文：每個(gè)任務(wù)運(yùn)行前，CPU 都需要知道任務(wù)從哪里加載、又從哪里開(kāi)始運(yùn)行，這就涉及到 CPU 寄存器和程序計(jì)數(shù)器（PC）：

CPU 寄存器是 CPU 內(nèi)置的容量小、但速度極快的內(nèi)存；程序計(jì)數(shù)器會(huì)存儲(chǔ) CPU 正在執(zhí)行的指令位置，或者即將執(zhí)行的指令位置。這兩個(gè)是 CPU 運(yùn)行任何任務(wù)前都必須依賴的環(huán)境，因此叫做 CPU 上下文。

多線程編程中一般線程的個(gè)數(shù)都大于 CPU 核心的個(gè)數(shù)，而一個(gè) CPU 核心在任意時(shí)刻只能被一個(gè)線程使用，為了讓這些線程都能得到有效執(zhí)行，CPU 采取的策略是為每個(gè)線程分配時(shí)間片并輪轉(zhuǎn)的形式。當(dāng)一個(gè)線程的時(shí)間片用完的時(shí)候就會(huì)重新處于就緒狀態(tài)讓給其他線程使用，這個(gè)過(guò)程就屬于一次上下文切換。

概括來(lái)說(shuō)就是：當(dāng)前任務(wù)在執(zhí)行完 CPU 時(shí)間片切換到另一個(gè)任務(wù)之前會(huì)先保存自己的狀態(tài)，以便下次再切換回這個(gè)任務(wù)時(shí)，可以再加載這個(gè)任務(wù)的狀態(tài)。任務(wù)從保存到再加載的過(guò)程就是一次上下文切換。

這就像我們同時(shí)讀兩本書，當(dāng)我們?cè)谧x一本英文的技術(shù)書時(shí)，發(fā)現(xiàn)某個(gè)單詞不認(rèn)識(shí)，于是便打開(kāi)中英文字典，但是在放下英文技術(shù)書之前，大腦必須先記住這本書讀到了多少頁(yè)的第多少行，等查完單詞之后，能夠繼續(xù)讀這本書。這樣的切換是會(huì)影響讀書效率的，同樣上下文切換也會(huì)影響多線程的執(zhí)行速度。

上下文切換通常是計(jì)算密集型的。也就是說(shuō)，它需要相當(dāng)可觀的處理器時(shí)間，在每秒幾十上百次的切換中，每次切換都需要納秒量級(jí)的時(shí)間。所以，上下文切換對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)意味著消耗大量的 CPU 時(shí)間，事實(shí)上，可能是操作系統(tǒng)中時(shí)間消耗最大的操作。

Linux 相比與其他操作系統(tǒng)（包括其他類 Unix 系統(tǒng)）有很多的優(yōu)點(diǎn)，其中有一項(xiàng)就是，其上下文切換和模式切換的時(shí)間消耗非常少。

3.6，如何減少上下文切換？

減少上下文切換的方法有無(wú)鎖并發(fā)編程、CAS算法、使用最少線程和使用協(xié)程。

無(wú)鎖并發(fā)編程：多線程競(jìng)爭(zhēng)鎖時(shí)，會(huì)引起上下文切換，所以多線程處理數(shù)據(jù)時(shí)，可以用一些辦法來(lái)避免使用鎖，如將數(shù)據(jù)的ID按照Hash算法取模分段，不同的線程處理不同段的數(shù)據(jù)。
CAS算法：Java的Atomic包使用CAS算法來(lái)更新數(shù)據(jù)，而不需要加鎖。
使用最少線程：避免創(chuàng)建不需要的線程，比如任務(wù)很少，但是創(chuàng)建了很多線程來(lái)處理，這樣會(huì)造成大量線程都處于等待狀態(tài)。
協(xié)程：在單線程里實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的調(diào)度，并在單線程里維持多個(gè)任務(wù)間的切換。

3.7，什么是線程死鎖？

死鎖指多個(gè)線程在執(zhí)行過(guò)程中，因爭(zhēng)奪資源而造成的互相等待的現(xiàn)象，在無(wú)外力作用的情況下，這些線程會(huì)一直相互等待而無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行下去，如下圖所示：

如上圖所示，線程 A 持有資源 2，線程 B 持有資源 1，他們同時(shí)都想申請(qǐng)對(duì)方的資源，所以這兩個(gè)線程就會(huì)互相等待而進(jìn)入死鎖狀態(tài)。

那么為什么會(huì)產(chǎn)生死鎖呢？學(xué)過(guò)操作系統(tǒng)的應(yīng)該都知道，死鎖的產(chǎn)生必須具備四個(gè)條件：互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不可剝奪條件，循環(huán)等待條件。下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明線程死鎖。

public class DeadLock {

    //創(chuàng)建資源1和資源2
    private static Object resource1 = new Object();
    private static Object resource2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                }
            }
        }, "線程 A").start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (resource2) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource1");
                synchronized (resource1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                }
            }
        }, "線程 B").start();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Thread[線程 A,5,main]get resource1
Thread[線程 B,5,main]get resource2
Thread[線程 A,5,main]waiting get resource2
Thread[線程 B,5,main]waiting get resource1

從輸出結(jié)果可知，線程調(diào)度器先調(diào)度了線程A，也就是把CPU資源分配給了線程A，線程A使用 synchronized (resource1) 獲得 resource1 的監(jiān)視器鎖，然后通過(guò)Thread.sleep(1000)；讓線程A休眠1s是為了讓線程B得到CPU資源然后執(zhí)行獲取到resource2 的監(jiān)視器鎖。線程A和線程B休眠結(jié)束了都開(kāi)始企圖請(qǐng)求獲取對(duì)方的資源，然后這兩個(gè)線程就會(huì)陷入相互等待的狀態(tài)，這也就產(chǎn)生了死鎖。

3.8，如何避免死鎖？

前面說(shuō)到，死鎖產(chǎn)生必須具備四個(gè)條件，我們對(duì)其破壞就可以避免死鎖。

互斥條件：指線程對(duì)已獲取到的資源進(jìn)行排它性使用，該資源任意時(shí)刻只由一個(gè)線程占用；

這個(gè)條件無(wú)法破壞，因?yàn)橛面i本來(lái)就是想讓資源之間排斥的。

請(qǐng)求和保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不釋放；

一次性申請(qǐng)所有資源即可。

不可剝奪條件：線程已獲得的資源在未使用完之前不能被其他線程強(qiáng)行剝奪，只有自己使用完畢后才釋放資源；

占用部分資源的線程進(jìn)一步申請(qǐng)其他資源時(shí)，如果申請(qǐng)不到，可以主動(dòng)釋放它占有的資源。

循環(huán)等待條件：若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系

按照申請(qǐng)資源的有序性原則來(lái)預(yù)防。按某一順序申請(qǐng)資源，釋放資源則反序釋放，破壞循環(huán)等待條件。

造成死鎖的原因其實(shí)和申請(qǐng)資源的順序有很大關(guān)系，使用資源申請(qǐng)的有序性原則就可以避免死鎖。

我們對(duì)上面線程B的代碼進(jìn)行修改：

new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                }
            }
        }, "線程 B").start();