并发编程系列（一）—多线程基本概念

前言

大家好，牧码心从此系列开始将给大家推荐java多线程方面内容，今天给大家推荐一篇Java多线程系列之基础篇(一)—基本概念的文章，希望对你有所帮助。内容如下：

• 多线程概念
• 进程和线程
• 线程的状态
• 几个关键字
• 多线程的注意点

概要

随着现代操作系统发展，多处理器的诞生，若系统同一时刻只处理一个任务，效率会变得很低，并且不能充分发挥计算机的能力，达到充分利用计算机资源的效果。所以为了更好的利用系统资源，提高任务执行效率，多线程的使用就应运而生。同时也会涉及到多线程，多进程，并发，并行等概念，这里我们先阐述下它们的含义。

• 多进程：指操作系统同时运行多个程序，如你在电脑上中同时运行着QQ、IE、微信等程序。
• 多线程：指在同一个进程中同时运行多个线程，如你开启QQ聊天，可以开启多个窗口。
• 并发：指多个任务在同一时间段内发生，任务有可能交替执行，也有可能串行执行。形象的说两个人交替使用同一台计算机。
• 并行：指多个任务在同一时刻在多个CPU上同时发生。形象的说两个人同时使用同两台计算机。

进程和线程

进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。
线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，由相关堆栈（系统栈或用户栈）寄存器和线程控制表TCB组成。寄存器可被用来存储线程内的局部变量，但不能存储其他线程的相关变量。
通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度，从而显著提高系统资源的利用率和吞吐量。
总的来说，线程与进程的区别可以归纳为以下几点：

• 地址空间和资源：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见。
• 通信：进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信，需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。
• 调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

线程的状态

通常创建一个线程有继承Thread类和实现Runnable的方式（具体详见Java多线程系列之基础篇(二)—实现多线程的几种方式），创建完的线程具有生命周期，从创建到死亡，中间还有一些其他状态的变化，下图是线程运行过程中状态流程图：

从图中我们可以看到线程有以下几个状态：

1. 新建状态(New) : 线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new Thread()。
2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。例如，thread.start()。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU资源后进行执行。需要注意的是，线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked) : 阻塞状态是线程因为某种原因让出CPU资源，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
   (01) 等待阻塞 – 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。
   (02) 同步阻塞 – 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。
   (03) 其他阻塞 – 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead) : 线程顺利执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

几个关键字

• Object类：定义了wait(), notify(), notifyAll()等休眠/唤醒函数。
• Thread类：定义了一些列的线程操作函数。例如，sleep()休眠函数, interrupt()中断函数, getName()获取线程名称等。
• synchronized：它区分为synchronized代码块和synchronized方法。synchronized的作用是让线程获取对象的同步锁

多线程注意点

多线程编程给我们带来了很多的优势，如充分利用处理器资源，并行做多件事情，但是在开发多线程应用时，我们需要注意的问题有很多，比如线程同步、线程死锁等等。

• 线程安全
  在单线程环境下，不加锁也没有线程安全和不安全问题，但多线程访问时，需要线程同步访问来保证线程安全，如同时有两个线程，线程A和线程B,对同一个账号金额进行修改操作，当采用了加锁机制时，A线程在修改账号金额，B线程不能进行访问，直到A线程读取完，B线程才可使用，这样就不会出现数据不一致或者数据污染。

• 线程死锁
  线程死锁是指多个线程竞争同一个资源，各自阻塞等待其他线程持有的锁，例如：
  1.线程1锁住了A资源，然后尝试去对B资源加锁，同时线程2已经锁住了B资源，再尝试对A加锁，为了彼此都能得到所需的资源而相互阻塞等待，从而产生了死锁。

参考

• https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479024.html