《JUC并发编程》- JUC 概述

《JUC并发编程》- JUC 概述

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1. JUC 概述

1.1 什么是JUC

  • 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。
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1.2 进程

1.2.1 进程与线程

进程(英语:process),是指计算机中已运行的程序。进程曾经是分时系统的基本运作单位。在面向进程设计的系统(如早期的UNIXLinux 2.4及更早的版本)中,进程是程序的基本执行实体;在面向线程设计的系统(如当代多数操作系统、Linux 2.6及更新的版本)中,进程本身不是基本运行单位,而是线程的容器。

程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述,相当于一个名词,进程才是程序(那些指令和数据)的真正运行实例,可以想像说是现在进行式。若干进程有可能与同一个程序相关系,且每个进程皆可以同步(循序)或异步(平行)的方式独立运行。现代计算机系统可在同一段时间内以进程的形式将多个程序加载到存储器中,并借由时间共享(或称时分复用),以在一个处理器上表现出同时(平行性)运行的感觉。同样的,使用多线程技术(多线程即每一个线程都代表一个进程内的一个独立执行上下文)的操作系统或计算机体系结构,同样程序的平行线程,可在多CPU主机或网络上真正同时运行(在不同的CPU上)。

线程(英语:thread)是操作系统能够进行运算调度的最小单位。大部分情况下,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。

线程是独立调度和分派的基本单位。线程可以为操作系统内核调度的内核线程,如Win32线程;由用户进程自行调度的用户线程,如Linux平台的POSIX Thread;或者由内核与用户进程,如Windows 7的线程,进行混合调度。

  • 来自 wiki

  • 总结:

    • 进程: 指系统正在运行的一个程序, 每个应用程序运行起来都可以被叫做一个进程,系统是资源分配的最小单位
    • 线程: 进程中某一个执行控制流, 线程时操作系统分配处理器和时间片资源的最小单位

1.2.2 线程的状态

  • Thread.State

    • NEW : 尚未启动的线程的状态
    • RUNNABLE : 正在运行或者暂停的线程
    • BLOCKED : 阻塞的线程
    • WAITING : 等待未超时的线程
    • TIMED_WAITING : 等待超时的线程
    • TERMINATED : 长时间不在存活的线程
  • 源码 : Thread.State (Thread 的内部静态枚举类)

public static enum State {
	/**
	 * A Thread which has not yet started.
	 */
	NEW,
	/**
	 * A Thread which is running or suspended.
	 */
	RUNNABLE,
	/**
	 * A Thread which is blocked on a monitor.
	 */
	BLOCKED, 
	/**
	 * A Thread which is waiting with no timeout.
	 */
	WAITING,
	/**
	 * A Thread which is waiting with a timeout.
	 */
	TIMED_WAITING, 
	/**
	 * A thread which is no longer alive.
	 */
	TERMINATED 
}

1.2.3 wait 和 sleep 区别

  • sleep 是Thread提供的静态方法, 作用是 告诉系统 : 未来 xxx ms 内我不参与CPU等资源的竞争了, 因为windows设计的是抢占式的
  • wait 是Object提供的方法, 任何对象实例都能使用
  • sleep不会占用锁, 也不会释放锁, wait会释放锁, 但是调用它的前提是当前线程占有锁, 代码要在 synchronized 中

1.2.4 并发和并行

  • 串行是所有的任务按照先后顺序执行, 前一个任务执行完成时候, 下一个任务才能执行

  • 并行是同时执行多个任务, 长任务队列分成短任务队列同时执行

  • 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

    • 并发是一种现象,并发描述的是多进程同时运行的现象
    • 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
  • 大并发问题

    • 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,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

      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。

      3. 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

  • 总结

    • 并发: 多个线程同时访问同一个资源的现象, 比如高铁抢票
    • 并行: 多个工作同时执行, 之后再汇总

1.2.5 管程

  • 管程 = 监视器(Monitor) = 锁
  • 管程(锁)的作用是保证了同一时间内只有一个线程可以访问被保护的资源(临界区/临界资源)
  • JVM 同步基于进入和进出,是使用管程对象实现的

1.2.6 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,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