并发编程(一) —— 基础

概念

什么是进程和线程
进程:是操作系统进行资源(CPU 内存 磁盘)分配的最小单位
线程:CPU调度的最小单位,不能独立于进程存在
CPU核心数和线程数的关系:一个CPU核心上可以运行一个线程
CPU时间片轮转机制:通过时间片轮转机制,对CPU运行进行时间进行切片,使得每个进程获得一段运行时间,也是有代价的,要进行上下文切换 ,大概需要2万个CPU的周期
并行和并发的概念:有2个咖啡机,有2队人,并行,确实同时执行。只有一台咖啡机,2对人排队,并发 交替执行,并发总是根时间关联,一分钟内有多少人获得咖啡。
高并发编程的意义、好处和注意事项:
1.充分利用CPU资源
2.加块响应用户时间
3.代码异步化,模块化(下订单,发短信,发邮件可以并发执行)
4.线程共享进程资源引起的线程安全
5.加锁导致死锁,或者因为竞争锁导致的性能下降

Java中的线程

Java里的程序天生就是多线程

    public static void main(String args[]) {
        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
        ThreadInfo[] threadInfos=threadMXBean.dumpAllThreads(false,false);
        for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
            System.out.println(threadInfo.getThreadId()+"-"+threadInfo.getThreadName());
        }
//输出不同版本JDK可能结果不同
7-JDWP Command Reader
6-JDWP Event Helper Thread
5-JDWP Transport Listener: dt_socket
4-Signal Dispatcher
3-Finalizer
2-Reference Handler
1-main

可以看到,当我们启动一个Java线程,虚拟机同时会启动另外几个线程

启动线程的方式有几种

2种,扩展Thread和实现Runnable接口。Thread是Java中对线程的抽象,Runnable是对任务的抽象。在Thread的源码有写There are two ways to create a new thread of execution.

如何安全的停止Java里面的线程

1.stop方法为啥不建议使用,可能会导致线程占用的资源不会被正常释放。
2.使用interrupt()对线程进行中断,通知线程该中断了,但是线程不一定会理他,JDK中线程是协作式的。
interrupted(),检查当前是否被中断,但在执行完后会将中断标志位设置为false。
3.isInterrupted判断当前线程是否被中断,注意如果在线程中使用一个自定义的boolean型变量来进行标识中断,当线程调用wait sleep方法进行挂起时,这种标志位的方式是 无法对线程进行中断的,不建议自定义一个取消标志位来中止线程的运行。因为run方法里有阻塞调 用时会无法很快检测到取消标志,线程必须从阻塞调用返回后,才会检查这个取 消标志。这种情况下,使用中断会更好。
4.在对线程进行中断后,如果线程中有sleep方法,会抛出InerruptedExceptIon异常,并将interrupt标志位设置位false。这个是为了给程序员手动释放资源的机会,再释放完资源后调用interrupt方法进行线程结束

守护线程

用户线程结束后守护线程就结束,守护线程中的finally不一定会执行

Java中线程的状态转移图,以及到达状态的方法

image.png

wait notify notifyAll

前提一:由同一个lock对象调用wait、notify方法,和 synchronized 锁。
前提二:wait、nofity调用时必须加 synchronized(lock) 同步

线程间的共享

synchronized内置锁

用法:同步块和同步方法
对象锁:当线程占用一个对象锁的时候,其它线程如果也想使用这个对象锁就需要排队。
类锁:在静态方法上加synchronized,本质是使用了 类.class对象

volatile关键字,最轻量的同步机制

保证可见性:old-->new 保证其他线程可以立即看到
不能保证原子性,适合一写多读

错误的加锁和原因分析

i++ 每次都创建一个Integer,要确保锁住的对象不会发生变化

ThreadLocal

使用:new的时候可以出师化,get方法读取,set方法设置,remove方法释放
实现原理:为每个线程提供一个变量的副本


image.png
 public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

引发的内存泄露分析

image.png

ThreadLocal的线程不安全

image.png

每个线程都有一个引用的副本,但实际在堆内存中的对象是共享的,因此无法保证线程安全

线程之间的协作

等待和通知
1.wait()释放锁
2.notify()/notifyAll()不释放锁,尽量使用notifyAll,谨慎的使用notify,因为使用notify可能会出现想要通知的线程没有通知到
wait()、notify()/notifyAll()都是对象的方法
3.等待和通知标准范式,一定要包裹在syncronized范围内

等待:
syn(对象){
 while(条件不满足){
  对象.wait();
 }
 //业务逻辑
}

通知:
syn(对象){
 //业务逻辑,改变条件
 //do sth;
 对象.notify()/notifyAll();因为notify和notify不会释放锁,所以一般放在syn代码块的最后一行
}

调用yield、sleep、wait、notify等方法对锁有何影响
yield不释放锁 sleep不释放锁 notify不释放锁 wait释放锁

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