Java 多线程基础(一)基本概念
一、并发与并行
1、并发:指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
2、并行:指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)。
在操作系统中,安装了多个程序,并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行,这在单 CPU 系统中,每一时刻只能有一道程序执行,即微观上这些程序是分时的交替运行,只不过是给人的感觉是同时运行,那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多个 CPU 系统中,则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上(CPU),实现多任务并行执行,即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序,这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU,便是多核处理器,核 越多,并行处理的程序越多,能大大的提高电脑运行的效率。
3、注意点
单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的,只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的,从宏观角度上理解线程是并行运行的,但是从微观角度上分析却是串行运行的,即一个线程一个线程的去运行,当系统只有一个CPU时,线程会以某种顺序执行多个线程,我们把这种情况称之为线程调度。
二、线程与进程
1、进程:是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有一个独立的内存空间,一个应用程序可以同时运行多个进程;进程也是程序的一次执行过程,是系统运行程序的基本单位;系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
2、线程:线程是进程中的一个执行单元,负责当前进程中程序的执行,一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的,这个应用程序也可以称之为多线程程序。
操作系统调度的最小任务单位是线程。常用的Windows、Linux等操作系统都采用抢占式多任务,如何调度线程完全由操作系统决定,程序自己不能决定什么时候执行,以及执行多长时间。
(一)、线程的产生
每个进程都有自己的地址空间,即进程空间,在网络或多用户换机下,一个服务器通常需要接收大量不确定数量用户的并发请求,为每一个请求都创建一个进程显然行不通(系统开销大响应用户请求效率低),因此操作系统中线程概念被引进。线程的改变只代表CPU的执行过程的改变,而没有发生进程所拥有的资源的变化。
- 线程的执行过程是线性的,尽管中间会发生中断或者暂停,但是进程所拥有的资源只为改线状执行过程服务,一旦发生线程切换,这些资源需要被保护起来。
- 进程分为单线程进程和多线程进程,单线程进程宏观来看也是线性执行过程,微观上只有单一的执行过程。多线程进程宏观是线性的,微观上多个执行操作。
(二)、进程与线程的区别
- 地址空间。同一线程共享该进程的地址空间;进程之间是独立的地址空间,
- 用于资源。同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等,但是进程之间的资源是独立的。
- 执行过程。每个独立的进程程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
(三)、优缺点
线程执行开销小,但是不利于资源的管理和保护。线程适合在SMP机器(双CPU系统)上运行。进程执行开销大,但是能够很好的进行资源管理和保护。进程可以跨机器前移。
(四)、使用场景
对资源的管理和保护要求高,不限制开销和效率时,使用多进程。
要求效率高,频繁切换时,资源的保护管理要求不是很高时,使用多线程。
三、线程的状态
线程共包括以下5种状态,也叫生命周期。
1. 新建状态(New) :线程对象被创建后,就进入了新建状态。例如,Thread thread = new Thread()。
2. 就绪状态(Runnable):也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后,其它线程调用了该对象的start()方法,从而来启动该线程。例如,thread.start()。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行。
3. 运行状态(Running) :线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked) :阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
① 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。
② 同步阻塞 -- 线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。
③ 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead) :线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。