进程和线程

进程和线程:

  • 进程:是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有自己独立的一块内存空间,一个进程中可以有多个线程。比如在Windows系统中,一个运行的xx.exe就是一个进程。
  • 线程:是指进程中的一个执行任务,一个进程中可以运行多个线程,多个线程可共享数据

进程与线程的区别:

  • 进程有独立的进程空间,进程中的数据存放空间(堆空间和栈空间)是独立的。
  • 线程的堆空间是共享的,栈空间是独立的,线程消耗的资源也比进程小,相互之间可以影响的。

线程的生命周期:

 

  1. 新建(New):当程序创建了一个线程后,该线程处于新建状态。
  2. 就绪(Ready):当线程对象调用启动方法后,该线程处于就绪状态,线程计入线程队列排队,此时该状态线程并未开始执行,它仅表示可以运行了
  3. 运行(Running):若处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行run()线程执行体,该线程处于执行状态
  4. 阻塞(Blocked):线程运行过程中需要被中断
    1. 注意:阻塞状态不能直接转成运行状态,阻塞状态只能重新进入就绪状态
    2. 线程阻塞的原因:
      • 线程(调用sleep方法或wait方法)主动放弃占用的CPU资源。
      • 线程调用了阻塞式的IO方法,在该方法返回前,线程被阻塞。
      • 线程访问临界资源时,没有获取到相关的锁。
      • 线程被挂起。
  5. 死亡(Terminated)
    1. 线程正常结束。
    2. 线程抛出未捕获的Exception或Error

    
        
java中的线程:

创建线程三种方式:

  • 继承Thread类:

            1>子类重写父类中的run方法。
            2>建立子类对象的同时线程也被创建。
            3>通过调用start方法启动线程:new MyThread().start();
            
            特点:不能再继承其他类了,同份资源不共享。
            
            注意:Thread类实现了Runnable接口
        

  • 实现Runnable接口:

            1>子类覆盖接口中的run方法。
            2>通过Thread类创建线程,并将实现了Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。
            3>Thread类对象调用start方法启动线程:
                new Thread(new Runnable(){
                    public void run() {
                        ...
                    }
                }).start();
                
            特点:
                1>多个线程共享一个目标资源(即run方法中的内容),适合多线程处理同一份资源。
                2>该类还可以继承其他类,也可以实现其他接口,扩展性较好。
            

  • 实现Callable接口(jdk1.5):        

            java.util.concurrent包下的Callable接口:
                
                public interface Callable<V> {
                    V call() throws Exception;
                }

            Callable和Runnable的区别:
                1)Callable定义的方法是call,而Runnable定义的方法是run。
                2)Callable的call方法可以有返回值,而Runnable的run方法不能有返回值。
                3)Callable的call方法可抛出异常,而Runnable的run方法不能抛出异常。

线程的状态(生命周期):


        java.lang.Thread.State
    
        public enum State {
            // Thread state for a thread which has not yet started.
            NEW, // 新建状态

            /**
             * 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.
             * java将操作系统中运行和就绪两个状态合并称为运行状态。我们也可以细分一下:
             *         就绪状态:当线程对象调用start()方法后,该线程处于就绪状态,线程计入线程队列排队,此时该线程并未开始执行,它仅表示线程已经准备就绪。
             *         运行状态:若处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行run()线程执行体,此时该线程处于运行状态。
             */
            RUNNABLE, // 运行状态

            /**
             * 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 {Object.wait}.
             * 线程在访问synchronized修饰的方法或方法块时,因无法获得监视器而进入阻塞状态。或者是线程进入同步方法(同步代码块)后调用了Object.wait()方法。
             */
            BLOCKED, // 阻塞状态

            /**
             * Thread state for a waiting thread.
             * A thread is in the waiting state due to calling one of the following methods:
             *****  {Object.wait} with no timeout *****
             *****  {Thread.join} with no timeout *****
             *****  {LockSupport.park}              *****
             *
             * A thread in the waiting state is waiting for another thread to perform a particular action.
             *
             * For example, a thread that has called Object.wait() on an object is waiting for another thread to call Object.notify() or Object.notifyAll() on that object.
             * A thread that has called Thread.join() is waiting for a specified thread to terminate.
             * 
             * 注意:线程因无法获取到java.util.concurrent.locks.lock锁,进入等待状态,而不是进入阻塞状态!因为lock是使用LockSupport的park()方法来实现线程的阻塞。
             */
            WAITING, // 等待状态

            /**
             * 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:
             *   {Thread.sleep}
             *   {Object.wait} with timeout
             *   {Thread.join} with timeout
             *   {LockSupport.parkNanos}
             *   {LockSupport.parkUntil}
             */
            TIMED_WAITING, // 超时等待状态

            /**
             * Thread state for a terminated thread.
             *     进入死亡状态的场景:
             *         1)run()执行完成,线程正常结束
             *         2)线程抛出未捕获的Exception或Error
             *         3)调用线程的stop() (易导致死锁,不推荐)
             *    注意:
             *        1)主线程结束后,其他线程不受其影响,不会随之结束;一旦子线程启动起来后,就拥有和主线程相等地位,不受主线程影响。
             *        2)测试线程是否活着,可用线程对象的isAlive()方法。
             *         3)已死亡的线程是不可能通过start()方法唤醒线程的(线程死不能复生),否则引发IllegalThreadStateException异常
             */
            TERMINATED; // 死亡状态(或结束状态)
        }
        


线程的优先级:

  • 每个线程都有优先级,优先级的高低只和线程获得执行机会的次数多少有关,并非线程优先级越高的就一定先执行,哪个线程的先运行取决于CPU的调度;
  • 线程优先级的继承性:如果A线程启动B线程,则B线程的优先级与A线程是一样的。eg:默认情况下main线程具有普通的优先级,而它创建的线程也具有普通优先级。
  • Thread对象的setPriority(int x)和getPriority()来设置和获得优先级。

            MAX_PRIORITY    :    值是10

            MIN_PRIORITY    :    值是1

            NORM_PRIORITY    :    值是5(主方法默认优先级)

  • 注意:不能在程序中通过Java线程的优先级来判断都处于就绪状态的线程的执行顺序。

            1>Java的线程是通过映射到操作系统的原生线程上来实现的,故最终的调度还是取决于操作系统。
            2>虽然操作系统也提供线程优先级的功能,但是并不能和Java线程的优先级一一对应,Java线程的优先级可能被操作系统改变。
            
    
  

线程安全:

  • 概念:在多线程环境下,一个类在执行某个方法时,对类的实例变量的访问是安全的(保证原子性+可见性),也就是我们所说的多线程的同步访问。

 

死锁

产生死锁的必要条件:

  • 互斥条件:进程要求对所分配的资源进行排它性控制,即在一段时间内某资源仅为一进程所占用。
  • 请求和保持条件:当进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
  • 不剥夺条件:进程已获得的资源在未使用完之前,不能剥夺,只能在使用完时由自己释放。
  • 环路等待条件:在发生死锁时,必然存在一个进程--资源的环形链。

避免死锁的基本方法:

 

  • 资源一次性分配:一次性分配所有资源,这样就不会再有请求了:(破坏请求条件)
  • 只要有一个资源得不到分配,也不给这个进程分配其他的资源:(破坏请保持条件)
  • 可剥夺资源:即当某进程获得了部分资源,但得不到其它资源,则释放已占有的资源(破坏不可剥夺条件)
  • 资源有序分配法:系统给每类资源赋予一个编号,每一个进程按编号递增的顺序请求资源,释放则相反(破坏环路等待条件)

常用手段:

 

  • 避免一个线程同时获取多个锁
  • 尝试使用定时锁,使用lock.tryLock(timeout)。
  • 使用枚举:枚举类的构造函数为私有,不能再创建枚举对象,枚举对象的声明和初始化都是在static块中,故保证了枚举类的线程安全。

    
    
    
    
    

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