（26）程序，线程，进程的理解

雨点打透心脏的1/2处 2023-06-20 12:57 146阅读 0赞

01，    什么是程序？  
02，    什么是进程？  
03，    什么是线程?  
04，    单核CPU和多核CPU的理解  
05，    并行与并发  
06，    使用多线程优点  
07，    创建多线程的方式  
08，    测试Thread中的常用方法  
09，    线程优先级  
10，    比较创建线程的两种方式  
11，    线程的分类  
12，    线程的生命周期  
13，    线程安全问题

#### 程序，线程，进程的概念 ####

程序（program）：是为了完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态代码，静态对象。

进程（process）：正在运行的一个程序，是一个动态的过程：它有自身的产生，存在和消亡的过程。-----生命周期

*  程序是静态的，进程是动态的
 *  进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

线程（thread）：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径

*  若一个进程同一时间并执行多个线程，就是支持多线程
 *  线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计算器（pc），线程切换的开销小
 *  一个进程终端多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间–>它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便，高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。

#### 单核CPU和多核CPU的理解 ####

*  **单核CPU**，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，只能执行一个线程的任务。  
    例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来
 *  如果是**多核**的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）
 *  一个Java应用程序java.exe,其实至少有三个线程：main主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发送异常，会影响主线程

#### 并行与并发 ####

*  **并行**：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事。
 *  **并发**：一个CPU（采用时间片）同时执行多个任务。比如：秒杀，多个人做同一件事。

#### 使用多线程优点 ####

1，提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。  
2，提高计算机系统CPU的利用率  
3，改善晨曦结构，将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

#### 创建多线程的方式 ####

1，继承Thread，重写run方法，不可以通过run方式启动线程，要通过对象调start():启动当前线程，调用当前线程的run（）。

2，实现Runnable接口，重写run方法，将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，调用start

3，实现Callable接口

public static void main(String[] args) { 
            //3，创建Callable接口实现类的对象
            NumThread t1 = new NumThread();
            //4，将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
            FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(t1);
            //5，将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，调用start方法
            new Thread(futureTask).start();
            try { 
                //6，获取Callable中call方法的返回值
                //get()返回值即FutureTask构造器参数Callable实现类重写call()的返回值。
                Integer sum = futureTask.get();
                System.out.println("总和为"+sum);
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    //1,创建一个实现Callable的实现类
    class NumThread implements Callable<Integer>{ 
    
        //2，实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call中
        @Override
        public Integer call() throws Exception { 
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 100; i++) { 
                if (i % 2 == 0) { 
                    System.out.println(i);
                    sum += i;
                }
            }
            return sum;
        }

Callable接口为什么比Runnable接口创建多线程方式更强大的原因

*  1，call()可以有返回值的
 *  2，call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常信息
 *  3，Callable是支持泛型的

4，线程池的使用

public static void main(String[] args) { 
            //1,提供指定线程数量的线程池
            ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
            ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor)service;
            service1.setCorePoolSize(16);
    // System.out.println(service.getClass());//设置线程池的属性
            //2，执行指定的线程操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
            service.execute(new NewThread());//适用于Runnable
            service.execute(new NewThread1());//适用于Runnable
    
    // service.submit(Callable callable);//适用于Callable
            //关闭连接池
            service.shutdown();
        }
    }
    
    class NewThread implements Runnable{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            for (int i=1;i<=100;i++){ 
                if(i%2 == 0){ 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
                }
            }
        }
    }
    class NewThread1 implements Runnable{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            for (int i=1;i<=100;i++){ 
                if(i%2 != 0){ 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
                }
            }
        }

*  使用线程池的好处：
 *  1，提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
 *  2，降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
 *  3，便于线程管理  
    corePoolSize：核心池的大小  
    maximumPolSize：最大线程数  
    keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

#### 测试Thread中的常用方法 ####

1，start()：启动当前前程，调用当前线程的run（）  
2，run()：通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中  
3，currentThread()：静态方法，返回执行当前代码的线程  
4，getName()：获取当前线程的名字  
5，setName()：设置当前线程的名字  
6，yield()：释放当前cpu的执行权  
7，join()：在线程a中调用线程b的join()，此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后结束阻塞状态。  
8，stop()：已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。  
9，sleep（long millitime）：让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态  
10，isAlive():判断当前线程是否存活

#### 线程优先级 ####

1，MAX\_PRIORITY 最高优先级 10  
2，MIN\_PRIORITY 最低优先级 1  
3，NORM\_PRIORITY 默认优先级 5

*  如何获取和设置当前线程的优先级：
    
    1，getPriority()：获取线程的优先级  
    2，setPriority()：设置线程的优先级  
    （说明：从概率上说，高优先级的线程高概率的情况下被执行，并不意味着只有当高优先级的线程执行完之后，低优先级的线程才执行）
 *  线程的通信
    
    wait() / notify() notifyAll()：此三个方法定义在Object类中

#### 比较创建线程的两种方式 ####

开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式

原因：  
1，实现的方式没有类的单继承性的局限性  
2，实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况

#### 线程的分类 ####

1，守护线程

2，用户线程

**总结**：它们几乎每个方面都是相同的，唯一的区别就是判断JVM何时离开，守护线程是用来服务用户线程的，通过在start方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程，Java垃圾回收就是一个典型的守护线程

#### 线程的生命周期 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTMwMDA0_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 线程安全问题 ####

**加锁**

例题：  
**问题**：卖票的过程中，出现了重票，错票  
出现原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来也操作车票

**解决办法**：  
当线程a操作时，其他线程不能参与进来，直到a完成操作，及时线程a出现阻塞，也不可以改变

**方式一**：同步代码块

synchronized（同步监视器）{//类.class
    	      //需要被同步的代码（操作共享数据的代码）
    }

// 同步监视器：锁 – > 任何一个对象都可以充当锁，要求：多个线程必须要共用同一把锁

**方式二**：同步方法

synchronized 返回参数 方法名(){
    }

**方式三**：同步锁 Lock（ jdk 1.5 后 ）， **注意**：是一个显示锁，需要通过 lock() 方法上锁，必须通过 unlock() 方法进行释放锁

Lock lock = ...;
    lock.lock();
    try{
        //处理任务
    }catch(Exception ex){
         
    }finally{
        lock.unlock();   //释放锁
    }

**总结**：  
1，同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显示的声明。  
2，非静态的同步方法，同步监视器是：this  
静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身

**线程的死锁问题**  
死锁：  
\- 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁  
\- 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续

**解决方法**  
专门的算法，原则  
尽量减少同步资源的定义  
尽量避免嵌套同步

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[下一章，（27）Java中线程安全的实际应用][27_Java]

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[27_Java]: https://blog.csdn.net/qq_41530004/article/details/103489648