一、多线程入门

一、什么是进程和线程:

进程:资源分配的最小单位,活着的应用程序,进程是相互独立的(内存、磁盘)
线程:归属于某个进程,CPU调度的最小单元(栈、程序计数器)
堆:属于线程的一部分。
对象的实例都在堆上分配
线程必须依赖于进程而存在

二、CPU核心数和线程数的关系

执行一个程序:同一时刻,一个CPU执行一个线程
Intel超线程技术,物理CPU---》2个逻辑CPU
一个逻辑处理器同一时刻只能运行一个线程

//取出运行当前Java程序的当前机器的可用的cpu的核心数的个数(逻辑核心数的数量)
Runtime.getRuntime().availableProcessors();
取出运行当前Java程序的当前机器的可用的cpu的核心数的个数

三、CPU时间片轮转机制

RR调度

  • 操作系统会把CPU可以运行的时间片分成一片一片的,分给每一个线程去用,每一个时间片就是一个进程所允许运行的时间
  • 当我们的时间片还没有结束,进程继续运行;如果结束了,这个进程所拥有的CPU会被操作系统剥夺分配给另一个线程
  • 如果当前进程出现了阻塞或者提前结束了,剩余的时间片会分配给其他的进程。

上下文切换:

  • 当CPU被唤回重新执行的时候,对于进程或线程来讲,上次在什么位置,这一次也需要在什么位置,这个时候对于操作系 统而言,必须要在CPU被剥夺的时候将这个进程或者线程的相关资源进行保存,当重新交回给你的时候,把你上次所用的资源重新切换回来。
  • 一次上下文切换大概耗费5000-1W的时钟周期

四、并行和并发

并行:
同一时刻两件事情同时发生,两个CPU,两个线程同时进行。
并发:
和时间有关,离开了单位时间的并发是毫无意义的。并发是指应用交替地执行不同的任务,单位时间内运行一个线程又运行另一个线程,交替执行

五、Java中新启线程的两种方式

  • 继承Thread类
  • 实现Runnable接口
    为什么没有callable?
    Thread类的官方文档说了,只有继承Thread类或者实现Runnable方法,压根就没提到callable,callable只是基于runable进行二次封装,本质上还是实现了Runable接口
    一个线程如果连续调用两次start方法,会抛出Illigue异常,底层是调用的start0方法,(C++写的)
    Runnable是对任务的抽象,Thread才是对线程的抽象,严格意义上讲Runnable不是线程抽象。

六、停止线程的方法

不提倡使用stop、suspend、resume方法,因为他们会有很多副作用,比如:

  • suspend会挂起一个线程,挂起之后就不再占用CPU了,但是它会占用资源进入一个休眠状态,很容易让程序陷入死锁
  • stop带有强制性,终结线程的时候不会保证线程所拥有的资源会正常地释放,会导致数据成为一个不确定的状态。可能写文件,一共10M,写了8M,突然调用了stop方法,那么这个文件压根不能用,而且剩下的那2M也不知道跑哪去了。
如何安全地停止线程?
  • 调用interrupt()方法,对线程进行中断,中断本质上是给这个线程打了一个招呼,将Interrupt标志位设置为true
    不代表线程会马上立即停止工作,只是会检查一下自己拥有的中断标识位;
  • 真正中断的话需要调用这个线程拥有的isInterrupted()方法去判定一下中断标识位,程序员自己写程序去停止线程
  • 还有一个nterrupted()静态方法返回当前这个线程是否被中断。
interrupted()和isInterrupted()的区别?
  • 两个都能检查自己拥有的中断标识位,区别是interrupted()静态方法在调用完之后会将标识位重新置为false,复位
  • 抛出InterruptedException异常之后,中断标识位会置为false,如果要中断,需要在异常代码块中调用interrupt()方法手动进行停止

编程技巧

不推荐方法

很多教程中都说要设置一个布尔值或者标识位的方式去监听,然后当发生什么情况之时去进行线程的中断,如上图所示,这种方式是不推荐的,尽量不要使用。
原因:

在判断cancel的时候,当代码中有类似于sleep或者wait之类的阻塞方法的时候,线程会陷入一个阻塞状态,不会去理会外界的东西,变量值变了之后是感知不到的,必须要等到wait被唤醒或者sleep的时间到了才能感知得到。而如果直接使用interrupt()的机制就不会出现这种问题,因为jdk的实现里面,所有阻塞类的方法都会抛出中断异常,阻塞方法会马上的感知到。

如果非要用这种方式,最好跟interrupt()方式结合起来用,对外提供一个interrupt()方法。


推荐方法

说直白一点就是,如果一个线程要阻塞5秒,在只用cancel标志的情况下,如果要在第六秒的时候告诉这个线程需要终止,这个时候将cancel的值改变,由于此时线程在休眠,感知不到外界这个变量值得变化,只有在苏醒之后再次判断的时候才能进行停止,中间就间隔了4S,是很迟钝的,但是如果用interrupt的机制就可以完美的解决这一点。

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