什麼是進程與執行緒？
- 零下一度原創
- 2017-06-25 10:18:251795瀏覽
一 概述
1.什麼是進程？
進程是一個相對獨立的執行單位。
2.什麼是執行緒？
進程的一部分，進程中實際的任務執行者，必須依附於進程。執行緒對行程的依賴主要體現在：
執行緒無法脫離進程開啟，必須在進程開啟的前提下開啟。
執行緒有時必須從進程中取得資料。
3.執行緒與行程的差異？
執行緒與進程是兩個相對的概念，一個物件相對於它擁有的執行單位稱為進程，從自身所屬的上級執行者來看，又 被稱作線程。
4.多線程的設計目的、用途、意義
# CUP在任何一個時間點都只能執行一個線程，多線程的本質是多個任務高速交替執行。如果多個執行緒間不存在資料交換，可以單獨執行，採用多執行緒並不能減少總的執行時間。
多線程設計的主要目的不是為了提高執行速度，而是相對平均地執行每一個線程，不致使某一個線程長時間持有CPU時間片， 其他執行緒長時間處於等待狀態。由於CPU時間片在多個執行緒間切換迅速，超出了人類感官所能察覺的範圍，所以感覺多個任務都是執行。
例如，當多個人造訪同一個網站，每一個人都需要5分鐘，如果不採用多線程，同時只允許一個人進入網站，其他多數人 都要等5分鐘，使用者體驗很差。這是採用多線程，一個人進入以後，CPU轉向其他用戶，讓其他用戶陸續進入，用戶體驗#就提高了，儘管總的執行時間並沒有減少。
5.CPU調度模式
#分時調度模式：系統平均地為各個執行緒分配CPU時間片。
搶佔式調度模式：各個執行緒搶奪CPU時間片，CPU時間片在執行緒間不均勻分配。
二執行緒建立
# 1.Java SE API 提供了兩種建立執行緒的方式：
實作Runnable接口，將實作類別的物件作為參數傳入Thread的建構器中。
直接繼承Thread類別。
2.無論採用哪一種方式，需要執行的任務都必須放在run方法中。
3.兩種建立方式的差異：
⑴Java採用單繼承，即一個類別只能繼承一個父類，而允許一個類別實作多個接口，採用繼承Thread的方式來建立線程，就讓本類失去了唯一的一次繼承機會。
⑵實作資源共享的方式不同
# 首先需要明確的一點，透過繼承Thread建立執行緒的方式也可以實作資源共享，只是由於透過new關鍵字建立的多個執行緒是不同的對象，那麼共用資源只能來自外部，通常透過建構器注入。
而透過實作Runnable介面的方式建立線程，可以利用同一個實作類別物件建立多個線程，實作了資源共享，共享資源來自執行緒內部。
4.採用實作Runnable介面的方式建立線程，不僅保留了唯一的繼承機會，而且在實作資源共享的操作相對簡單，所以一般採用該方式建立執行緒。
5.透過繼承Thread的方式實作資源共享：
提供共享資源的外部類別
package com.test.thread.extendsThread;public class MyClass {public int count;
}
Thread執行緒子類別
package com.test.thread.extendsThread;public class MyThread extends Thread {private MyClass obj;public MyThread() {super();
}public MyThread(MyClass obj) {super();this.obj = obj;
}
@Overridepublic void run() {
System.out.println("obj=" + obj);while (true) {synchronized (obj) {if (obj.count > 0) {try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----当前数量=" + obj.count--);
} elsereturn;
}
}
}
}測試類別
package com.test.thread.extendsThread;import org.junit.Test;import com.test.thread.synchronizedTest.demo02.MyTestRunnable;import net.sourceforge.groboutils.junit.v1.MultiThreadedTestRunner;import net.sourceforge.groboutils.junit.v1.TestRunnable;public class ThreadExtendsTest {/** * JUnit单元测试不支持多线程测试，使用GroboUtils进行多线程测试（导入架包）
*
* @throws Throwable */@Testpublic void test01() throws Throwable {
MyClass obj = new MyClass();
obj.count = 10;
MyThread myth01 = new MyThread(obj);
MyThread myth02 = new MyThread(obj);
MyThread myth03 = new MyThread(obj);
MyTestRunnable t01 = new MyTestRunnable(myth01);
MyTestRunnable t02 = new MyTestRunnable(myth02);
MyTestRunnable t03 = new MyTestRunnable(myth03);
TestRunnable[] tr = new TestRunnable[3];
tr[0] = t01;
tr[1] = t02;
tr[2] = t03;
MultiThreadedTestRunner mttr = new MultiThreadedTestRunner(tr);
mttr.runTestRunnables();
}// 放在主线程中测试public static void main(String[] args) {
MyClass obj = new MyClass();
obj.count = 10;
MyThread t01 = new MyThread(obj);
MyThread t02 = new MyThread(obj);
MyThread t03 = new MyThread(obj);
t01.setName("t01");
t02.setName("t02");
t03.setName("t03");
t01.start();
t02.start();
t03.start();
}
}
三 线程生命周期
1.什么是线程的生命周期？
由不同阶段构成的线程从出生到死亡的整个过程，叫做线程的生命周期。
2.线程生命周期的意义
了解线程的生命周期能够更好地掌握线程的运行情况，比如线程的就绪状态，意味着不是调用start方法之后，线程立即执行。
3.生命周期的几个阶段：
出生状态：线程创建完成，尚未开启前的状态。
就绪状态：调用start方法开启线程，线程尚未运行的状态。
运行状态：线程获取CPU时间片执行时的状态。
休眠状态：线程调用sleep方法后进入指定时长的休眠状态，时间结束进入就绪状态。
等待状态：监听对象在线程内部调用wait方法后，线程失去对象锁，进入等待状态。
阻塞状态：线程发出输入或者输出请求后进入阻塞状态。
死亡状态：run方法执行完毕，线程死亡。
四 线程的加入
一个线程A在另一个线程B内部调用join方法，B线程中止，A线程开始执行，A线程执行完毕，B线程才开始执行。
五 线程优先级
线程优先级设定了线程获取CPU时间片的概率，仅仅是一种概率，不能保证优先级高的线程一定优先获得CPU时间片。
线程优先级分为10个等级，从1-10，数值越大，优先级越高，通过setProprity（int）方法设置。
六 线程礼让
Thread.yield，线程礼让只是通知当前线程可以将资源礼让给其他线程，并不能保证当前线程一定让出资源。
七 同步机制
1.什么是线程同步机制？
使得同一资源同一时刻只能有一个线程访问的安全机制，即一个线程访问完毕，其他线程才能访问。
2.同步机制的目的
由于目标资源同一时刻只有一个线程访问，解决了线程安全问题。
3.什么是线程安全问题？
⑴线程安全问题产生条件
多线程并发访问。
存在可修改的共享数据。
⑵第一个线程获取了共享数据，操作结束前，第二个线程修改了该数据，导致第一个线程运算时采用的不是获取时的数据。
4.同步机制解决线程安全问题的原理
synchronized(共享对象){ 修改共享数据的代码 }上述操作给修改共享数据的代码加了一把对象锁。任何一个对象只有一把对象锁，线程只有获得了对象锁才能访问加锁的资源。一个线程获取了对象锁，执行加锁的代码，执行完毕，归还对象锁，其他线程开始争夺对象锁，访问资源。
5.类锁
synchronized关键字加到静态方法上时，形成类锁，执行该方法上必须获取类锁。
类锁与对象锁是两种不同的锁，允许一个线程持有类锁，另一个线程持有对象锁。
6.synchronized关键字
synchronized关键字加在成员方法，该方法成为同步成员方法，由于一个对象只有一把对象锁，一个线程访问了一个同步成员方法，其他线程不能访问其他同步成员方法。
同步方法不可以被继承，同步方法在子类中失去同步机制。
7.判断条件的设置
在同步机制中，如果同步代码的执行需要满足一定条件，那么将判断条件放在锁内，保证当前获取了锁的线程在执行同步代码时满足执行条件。如果放在锁外，有可能出现当前线程获取了锁以后不满足执行条件的情况。
不存在线程安全问题的做法：
public void run() {
System.out.println("obj=" + obj);while (true) {synchronized (obj) {if (obj.count > 0) {try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----当前数量=" + obj.count--);
} elsereturn;
}
}
}如果將判斷條件obj.count>0放在while語句中，可能出現某個執行緒進入while語句時count為1，滿足條件，進入，等待取得物件鎖定。目前持有物件鎖的執行緒執行完畢，count變成0，等待執行緒取得物件鎖定，在count=0的情況下執行同步區塊，判斷條件失效。
八 死鎖
1.什麼是死鎖？
線程A需要多把鎖，線程B持有A缺少的鎖，缺少A持有的鎖，由於線程在獲取到全部的鎖之前不會釋放持有的鎖，這使得線程A與線程B陷入僵持，整個進程處於停滯狀態。
2.怎麼避免死鎖？
減少同步機制中鎖的數目，盡量避免同一把鎖出現在多處。
九 守護執行緒
1.使用者執行緒？
一般情況下建立的線程都是使用者線程，即該線程未被明確設定為守護線程，未在守護線程內部建立。
2.主執行緒屬於使用者執行緒。
3.什麼是守護線程？
運行在後台、為使用者執行緒提供服務的執行緒。
4.守護執行緒建立
使用者執行緒呼叫setDaemon(true)方法，或在守護執行緒內部建立執行緒。
5.守護執行緒的作用
守護執行緒用於為使用者執行緒提供服務，例如垃圾回收器。
6.JVM在所有的使用者執行緒執行完畢後終止，無論此時守護執行緒是否執行完畢。
7.守護執行緒運行在後台，所有使用者執行緒結束後，自動結束。
十wait與sleep方法比較
# 1.存在範圍
- sleep方法只在Thread及其子類別中存在。
- 2.作用
#sleep使目前執行緒休眠，釋放CPU時間片，不會釋放持有的鎖。
wait用於線程間通信，由物件管理所有以該物件為鎖的全部執行緒。在同步程式碼中由鎖定物件調用，使目前執行緒釋放
- 所持有的物件鎖定。
- 3.使用方法
- 用在同步程式碼中，由鎖定物件呼叫。
4.相關方法
-
#obj.notify():隨機喚醒物件監聽器上的一個線程，該線程進入就緒狀態，一旦獲得物件鎖與CPU時間片，從等待處接著執行，######不是重新進入run方法或同步程式碼中。 ##################obj.notifyAll():喚醒物件監聽器上所有的等待線程，使它們全部進入就緒狀態。 ######
十一 ThreadLocal
1.线程局部变量，为每一个线程提供一个变量的副本，使得各个线程相对独立地操作变量，避免线程安全问题。
2.首先必须明确一点，ThreadLocal.get()获取的变量副本必须手动传入：
ThreadLocal.set(Object obj)
初次获取时，判断线程局部变量中是否保存有变量副本，如果没有则手动传入，在该线程中下次获取的就是初次传入的对象。
3.ThreadLocal的目的是保证在一个线程内部，一次创建，多次获取。
4.基本原理：
将初次传入的变量与线程绑定，线程不变，变量不变。
十二 GroboUtils多线程测试
1.JUnit测试不支持多线程，GroboUtils提供了对多线程测试的支持，使用时需要导入架包。
2.几个比较重要的类：
TestRunnable:实现了Runnable接口，run方法中运行的是runTest方法，runTest方法是一个抽象方法。
MultiThreadedTestRunner:负责管理并开启多个线程。
3.测试步骤
⑴继承TestRunnable，实现其中的抽象方法runTest，将需要运行的代码放入该方法中。通常为子类定义一个有参构造方法，方法形参为需要测试的线程，在runTest方法中调用测试线程的run方法，从而将将需要执行的代码注入runTest方法中。
⑵创建测试线程数组，将需要测试的TestRunnable实现类传入其中:
TestRunnable[] tr=new TestRunnable[len]；
⑶根据测试线程数组创建线程管理与运行对象并开启多线程:
MultiThreadedTestRunner mttr=new MultiThreadedTestRunner(tr); mttr.runTestRunnables();
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