多线程详解

并发与并行

并发

并发：多个线程操作同一个资源，不是同时执行，而是交替执行，单核CPU交替执行时间间隔特别短，

并行

并行：并行指的是同时执行，多核CPU,每一个线程使用一个单独CPU，

并发编程

并发编程：指多个任务在一个时间段重复执行的结构

并发编程的三特性

并发编程的三个特性：
1.原子性
原子操作：不可分割的操作，中间不会被其他线程打断，不需要同步操作
多个原子操作合起来就需要使用到同步
原子性指的是一次操作或者多个操作，要么全部执行，要么全部都不执行
例如：
int a = 10 ; //原子操作
a++; // 不是原子操作
int b = a; //不是原子操作
a = a+1; // 不是操作

2.可见性
当在一个线程中队某一共享变量进行了修改，那么另外的线程可以立即看到修改后的新值

3.顺序性
程序代码在执行过程中的先后顺序
单线程环境指令重排序不会影响最终的结果

如何实现高并发（提高系统的并发能力）
垂直扩展（硬件）：
增强计算机的硬件性能：增加cpu核数，内存升级，磁盘扩容
提高系统的架构能力：使用cache提高效率
水平扩展（软件）：
集群，分布式

线程与进程

线程

线程是组成进程的基本单位，cpu调用的最小单位

进程

进程是计算机上的独立的应用程序，资源分配的最小单位

区别

1.内存空间
进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。

2.安全性
多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

3.效率
线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式进行。

线程的状态及状态转换

线程六状态

1）.New----Thread对象的状态，在没有start之前，该线程不存在时；

2）.Runnable----Thread对象进入Runnable状态必须调用start方法，此时真正的在JVM中创建了一个线程，线程启动之后并不会立即去执行，该状态的线程位于可运行线程池中，等待操作系统的资源，比如：处理器 （在等待cpu的使用权；

3）.Running----一旦CPU选中了线程，那么此时该线程能够去执行自己的逻辑代码；

4）.Blocked----等待一个监视器锁进入到synchronized block/method，处理这个里面的逻辑代码在某一时刻只能允许一个线程执行，其他线程只能去等待，这种情况下，等待的线程处于Blocked状态，处于Blocked状态的线程获取到了监视器锁，则应该从Blocked状态转换到Runnable状态；

5）.WAITING/TIMED_WAITING----等待状态

6）.Terminated----该状态表示线程的最终状态，在该状态中线程不会切换到其他的状态，线程进入该状态，意味着线程的整个生命周期已经结束；

进入Terminated状态的情况

进入Terminated状态的三种情况：
1.线程运行正常结束
2.线程运行出错
3.JVM crash,导致所有线程结束

状态间的转换

线程常用方法

1.start()
开启线程

2.sleep()
Thread.sleep() 使得当前线程进入指定毫秒数的休眠
休眠有一个重要特性，不会放弃monitor锁的使用权
jdk1.5之后，引入枚举TimeUnit

3.yield()
让步一次cpu时间片，只是对于cpu调度器的一个提示

4.joind()
在线程A中，join某个线程B,会使得线程A进入等待，直到线程B结束了自己的生命周期或者达到给定的时间，那么在此期间，线程A处于等待状态
join方法可以使得线程顺序执行

5.interrupt()
中断线程的方法
----Thread.sleep() |
----Object.wait() |
----Thread.join() |
----Selector.wakeUp() |
这些为可中断方法，不和interrupt方法同时使用（调用这些方法后，线程处于阻塞状态，如果另一线程调用被阻塞线程的interrupt方法，则会打断这个线程的阻塞状态，并会报错）

6.isInterrupted()
判断线程是否被中断

7.interrupted()
静态方法，底层调用isInterrupted方法，检测线程是否被中断
第一次调用interrupted方法会返回true，并且会立即擦除线程中的中断状态位，之后调用都会返回false

yield和sleep的区别：

yield和sleep的区别：
1）sleep()方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级，因此会给优先级低的线程以运行的机会，而yield()方法只会给相同优先级或者更高优先级的线程以运行机会。
2）线程执行sleep()方法后会转入阻塞状态，所以，执行sleep()方法的线程在指定的时间内肯定不会被执行，而yield()方法只是使当前线程重新回到可执行状态，所以执行yield()方法的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
3）sleep()方法声明抛出InterruptedException，而yield()方法没有声明任何异常。
4）sleep()方法比yield()方法（跟操作系统）具有更好的可移植性。